防水之家讯：国发【2011】26号文件即《国务院关于印发“十二五”节能减排综合性工作方案的通知》明确指出：“十二五”期间，全国氮氧化物排放量比“十一五”削减10%。众所周知，在生产水泥熟料的过程中，氮氧化物的排放量相当巨大，截止到2011年底，我国在役新型干法水泥生产能力为25.94亿吨，生产线1513条；2012年全国新增水泥生产线98条，新增新型干法熟料产能1.315亿吨，折合水泥产能2.087亿吨，占总新型干法熟料产能的8.14%（数据来源于中国水泥协会、），是继火电、机动车尾气之后的第三大排放源，严重危害生态环境和人体健康。为此，水泥脱硝义不容辞，刻不容缓。
浙江中泰环保装备有限公司与四川铁路集团水泥有限责任公司于2012年11月签订了4000t/d水泥窑烟气脱硝SNCR项目总承包合同，内容包括系统设计、制造、采购、运输及储存、建设、安装、调试等，于2012年12月完成系统调试，投入运行。从DCS反应的数据来看，系统运行正常，性能满足设计要求。
1、系统的设计参数

项 目单 位

数 值

备 注

水泥熟料产量

t/d

4000

实际生产出力5500t/d

出口烟气量

m3/h

950000

C1筒出口烟气温度

℃

345

烟气粉尘浓度

g/Nm3

80

入口NOx浓度

mg/Nm3

800

标态，干基，10%O2

分解炉直径

mm

7500

高温风机功率

kW

3150

实际使用2700kW

高温风机压头

Pa

7500

出口NOx排放浓度

mg/Nm3

400

氨逃逸

ppm

10



2、SNCR技术的原理

本SNCR烟气脱硝系统设计采用20%的氨水作为还原剂，在分解炉内还原剂与NOx进行反应，将NOx转化成无污染的N2和H2O。
在800～1100℃范围内，还原NOx的主要反应为：
4NH3 + 4NO + O2 →4N2 + 6H2O
4NH3 + 2NO2 + O2 →3N2 + 6H2O
当温度高于1100℃时，NH3则会被氧化为NO，即
4NH3+ 5O2 → 4NO + 6H2O

3、SNCR技术的工艺路线

4、项目中设备的配置

氨水储存罐采用304不锈钢材质，氨水输送系统中的泵、阀门、管道全部采用304不锈钢材质，氨区的设备布置如下图：



（氨区总体布置图 ） （氨水泵具体位置图）

根据现场实际以及计算机模拟的结果，在分解炉中上部以及鹅颈的入口分别设置了一层喷枪，每层布置六支喷枪，喷枪各部件均采用不锈钢材料制造，喷嘴头材质为哈氏合金，喷枪其它部分为316L材质，套管采用310材质。整个喷枪选材充分考虑其耐高温、耐腐蚀、耐磨蚀等要求。本项目中选用的喷枪如下图所示：

5、系统调试

参数名称

10:00

11:00

12:00

13:00

14:00

15:00

16:00

NOx原始排放浓度
(mg/Nm3)

720.6

721.5

730.5

764.8

749

708.1

802

NOx控制浓度
(mg/Nm3)

328.3

328.7

332.8

348.4

341

322.6

365.7

温度(℃)

900

893

886

888

899

892

883

生料投入量(t/h)

355

354.8

348.5

342.1

362.3

365.5

342









按照国家环保要求，以上表格中NOx已经折算为NO2浓度。



6、DCS原始数据

获取时间NO

氨水流量

O2

除盐水流量

2013-01-09-15:34

611.7915

0.1036968

7.979417

1.527218

2013-01-09-15:49

596.9963

0.0221507

8.464168

0.3571061

2013-01-09-16:04

539.3843

0.0176264

9.26692

0.03647096

2013-01-09-16:19

461.384

0.0164163

10.14366

0

2013-01-09-16:34

500.9651

0.0169241

10.24369

0

2013-01-09-16:49

516.1008

0

9.849181

0

2013-01-09-17:04

497.4702

0

9.535255

0

2013-01-09-17:19

502.7423

0.697173

9.99238

0

2013-01-09-17:34

489.4686

0.7949408

9.240422

1.334804

2013-01-09-17:49

330.0767

0.8026866

8.329539

2.056525

2013-01-09-18:04

266.1284

1.205454

7.19895

1.404933

2013-01-09-18:19

211.1162

1.413515

7.258606

1.390242

2013-01-09-18:34

236.2649

1.441507

7.226722

1.372042

2013-01-09-18:49

196.3797

1.43277

6.696776

1.395917

2013-01-09-19:04

179.5661

1.419795

7.353089

1.379248

2013-01-10-07:49

136.9814

1.391416

10.60218

1.412838

2013-01-10-08:04

121.6895

1.380583

10.56007

1.413905

2013-01-10-08:19

86.95879

1.37865

10.50463

1.411929

2013-01-10-08:34

142.6724

1.378845

10.58964

1.414441

2013-01-10-08:49

123.582

1.395712

10.62913

1.413942

2013-01-10-09:04

98.70177

1.38115

10.63422

1.414045

2013-01-11-03:49

224.0754

0.9355543

10.93348

1.33139

2013-01-11-04:04

215.5313

0.9368023

11.11392

1.332694

2013-01-11-04:19

199.8582

0.9387627

11.22719

1.334009

2013-01-11-04:34

192.8663

0.9387874

10.98203

1.33527

2013-01-11-04:49

193.9612

0.938777

11.14597

1.339459

2013-01-11-05:04

202.5522

0.9399211

10.82914

1.339682

2013-01-11-05:19

198.5739

0.939661

11.17388

1.336181

2013-01-11-05:34

173.4544

0.9402677

10.94357

1.333923

2013-01-11-05:49

177.7036

0.9395944

11.06118

1.336183

2013-01-11-06:04

172.8131

0.9397535

11.10173

1.336024

2013-01-11-06:19

200.0925

0.9395543

10.86249

1.336072

2013-01-11-06:34

183.6007

0.940338

10.88884

1.337265

2013-01-11-06:49

207.5044

0.940168

10.96214

1.336119

2013-01-11-07:04

201.152

0.9406558

11.08437

1.338716

2013-01-11-07:19

200.9776

0.9403509

11.11961

1.371958

2013-01-11-07:34

204.8254

0.9402159

11.11018

1.370136

（说明：实际使用的氨水浓度为17%。）

从DCS原始数据表格中可以看出，氮氧化物的入口浓度变化是比较大的，从2013-01-09-15:34到2013-01-09-16:34短短一个小时内，氮氧化物的浓度就从611mg/Nm3变化为539mg/Nm3、461mg/Nm3等，脱硝系统投入运行后，出口的氮氧化物基本上就稳定在200mg/Nm3以下（2013年01月11日数据），如果加大氨水的喷入量，大约在1.3~1.4吨/小时的情况下，出口氮氧化物可以达到100mg/Nm3左右（2013年01月10日数据），甚至更低！这个效率是非常惊人的，就算按照入口461mg/Nm3来核算，脱硝的效率也达到了78.3%！

7、计算

将950000m3/h烟气量（130℃时）折算到标干、10%含氧量得到，系统实际烟气量为：643548Nm3/h。折算到NO2后，入口氮氧化物浓度平均值为812.43mg/Nm3，出口氮氧化物浓度平均值为301.18mg/Nm3，17%氨水每小时平均耗量为0.9393吨。
也就是说，实际氮氧化物的去除量为：
643548Nm3/h×（812.43mg/Nm3—301.18mg/Nm3）=329.01kg/h
理论需要消耗17%的氨水：715.24kg/h，实际消耗939.3kg/h，氨氮摩尔比为：1.31。
按照业主提供的成本核算资料，熟料每天5500吨，电费按0.65元/度,水费按2.0元/吨，17%氨水900元/吨，平均每小时氨水、除盐水和电量消耗如下表：

序号参数名称

数量

单位

备注

1

氨水（17%）

940

kg/h

846元

2

工艺水

1340

kg/h

2.68元

3

整体耗电量

17.4

kWh

11.31元

4

合计


859.99元

经过核算，实际每吨熟料的成本将提高3.75元。
当然，在正常运行过程中，冷却风机是可以关闭的，每小时将节约5kW的电量消耗，脱硝运行成本还能降低一些，但对整体的运行成本没有实质性的影响，故这里不再多述。

8、结论
结合国内国外的运行经验来说，SNCR在水泥厂脱硝技术中应该是成熟的，排放也是完全能够达到标准要求的。但这里面还得注意几个问题：

SNCR技术是有温度窗口要求的，脱离了这个温度窗口脱硝效率将无法保障，温度窗口是依靠喷枪的布置位置确定的，因此，喷枪位置的选择至关重要。

喷枪的寿命关系到系统能否长期稳定运行，所以，有必要增设辅助系统对喷枪进行保护。

在脱硝系统停运以前，必须对系统管路系统进行全面的清理，避免产生堵管等问题影响下次运行。

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