5. 選擇性非催化還原(SNCR)脫硝技術

選擇性非催化還原(SNCR)脫硝技術是在無催化劑存在條件下向爐內噴入還原劑氨或尿素，將NOx 還原為N2 和H2O。還原劑噴入水泥窯分解爐(850℃～1150℃)，在NH3/NOx摩爾比0.8～1.5情況下，脫硝效率30%～60%。在850℃左右溫度范圍內，反應式為：

4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O

當溫度過高時，會發生如下的副反應，又會生成NO：

4NH3+5O2→4NO+6H2O

當溫度過低時，又會減慢反應速度，所以溫度的控制是至關重要的。

該工藝不需催化劑，但脫硝效率不高，高溫噴射對窯爐受熱面安全有一定影響。存在的問題是由于溫度隨窯爐負荷和運行周期而變化及窯爐中NOx 濃度的不規則性，使該工藝應用時變得較復雜。

組合脫硝技術

現在水泥行業最主流的煙氣脫硝技術是選擇性非催化還原(SNCR)脫硝技術，但是其后期的運行成本比較高，一般2500噸新型干法熟料生產線噸熟料運行成本在2.5元~4元。由于近期水泥市場不景氣，所以，運行脫硝設備對于水泥廠來說，無形的增加了他們的壓力，因此，控制水泥回轉窯中氮氧化物的生成，降低后期SNCR的運行成本，成為現在所有水泥廠希望采用的聯合脫硝技術——低氮燃燒+SNCR。

通過以上對各種控制水泥回轉窯中氮氧化物技術的比較(見表)，空氣分級燃燒技術具有改造簡單、對原燃燒制度影響小，理論NOx減排效率較穩定的優點。所以，最適合水泥廠運用的組合脫硝技術是空氣分級+SNCR技術。

目前，一條4000t/d熟料新型干法生產線上一套SNCR成本需要300萬元，一套空氣分級系統需要50萬元，氨水到廠家1000元/噸來計算，運行組合脫硝系統只需要大概半年多的時間，就可以抵消掉上一套空氣分級系統的成本。由此可見，這種組合脫硝工藝對于水泥企業來說，是一種最佳的選擇。

運用實例

以一家日產4000噸熟料新型干法生產線為例，采用了空氣分級燃燒+SNCR聯合脫硝技術，將原來的NOx 濃度從790mg/Nm3降低到300mg/Nm3。一年減少NOx 排放總量達到1000多噸，不僅滿足了國家新的排放標準，又產生了很好的社會效益，為其他水泥企業指明了聯合脫硝的方向。

1.工藝設計

(1)空氣分級

按4000t/d燒成系統熱平衡計算，三次風管(按內徑2.5m計算)風速為23.5m/s，分解爐內風速5.75m/s，如三次風管錐體進入氣體過剩空氣系數按0.8計算，分級燃燒風管直徑可選擇1.8m，這時分級燃燒風管風速為17m/s，脫氮風管進口需設置在分解爐37.8m平臺上部2.6m位置，進入即可。

(2)SNCR

SNCR煙氣脫硝系統工藝系統包括還原劑存儲系統、循環模塊、稀釋計量模塊、分配模塊、噴射系統、控制系統、電氣系統等組成。

本項目的還原劑采用氨水(10~20%)，氨水采用罐車廠區內輸送到儲罐。儲罐設有液位、溫度、壓力等顯示和信號檢測儀表，用于判定和系統報警。儲罐采用一用一備設置方式;儲罐出口通過軟連接連接到高倍流量循環(HFD)模塊，該模塊內設置的離心泵(一用一備)為脫硝系統還原劑提供輸送動力，該模塊內設置電動開關閥和溫度、壓力、流量檢測儀表，實現自動控制和檢測;經HFD模塊加壓后的還原劑進入稀釋計量模塊，根據工藝需要進行稀釋，并通過計量儀表完成還原劑用量的計量，該模塊內配置稀釋水泵和流量調節閥門。經過計量和稀釋的還原劑被管道輸送到分配模塊，經過分配模塊將還原劑分配到每只噴槍。壓縮空氣通過主管氣源連接到壓縮空氣儲罐，經分配模塊調壓后通過盤管向每只噴槍供應壓縮空氣。以上主要控制可通過中控控制界面控制實現。

2.運行效果及成本分析

在本項目中，設計了兩套方案：方案一，空氣分級和SNCR全開，使空氣分級的效率調整到最高，并控制總的脫硝效率(60%)的狀態下，在穩定運行48小時后，記錄氨水(20%)單位時間內的消耗量;方案二，關閉空氣分級調風閥，只運行SNCR，在達到同樣脫硝效率的狀態下，在穩定運行48小時后，記錄氨水(20%)單位時間內的消耗量。

結論

通過對目前適用于水泥窯上的各種降低NOx技術的描述和對比，選擇了一種適用于水泥窯的組合脫硝工藝，并以一個具體水泥窯項目進行設計，對運行效果及成本進行分析，得出空氣分級+SNCR這種聯合脫硝的工藝是今后水泥脫硝的主流。