[大PK]水泥脫硝工藝改造為何叫好不叫座？

　　今年上半年，《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》已經(jīng)完成全國(guó)征求意見，并已遞交送審稿，《標(biāo)準(zhǔn)》征求意見稿明確要求，現(xiàn)有水泥生產(chǎn)線NO_x排放限值要從當(dāng)前800mg/Nm³的水平降至450mg/Nm³，新建水泥生產(chǎn)線要低320mg/Nm³。在嚴(yán)峻的減排形勢(shì)下，各地紛紛督促水泥企業(yè)上馬氮氧化物減排設(shè)施，然而對(duì)于水泥企業(yè)來說脫硝技術(shù)的選擇依然是一個(gè)問題。

　　在目前水泥脫硝技術(shù)中，工藝改造與SNCR技術(shù)是爭(zhēng)議的重點(diǎn)。工藝改造采用低氮燃燒、分級(jí)燃燒、富氧燃燒、高固氣比等方式從源頭上治理，控制煅燒中生成NO_x，技術(shù)改造成本低，后期運(yùn)行成本低，在業(yè)界受到廣泛認(rèn)可。SNCR則通過向爐內(nèi)噴含氨基的還原劑，將煙氣中的NO_x還原脫除，生成氮?dú)夂退拿撓跫夹g(shù)，從末端控制煙氣中排放的NO_x，因其可能產(chǎn)生二次污染，一次性投資成本高，后續(xù)運(yùn)行成本高等，企業(yè)普遍表示該技術(shù)運(yùn)行成本壓力。

　　關(guān)于選擇工藝改造脫硝還是采用SNCR技術(shù)脫硝，中國(guó)水泥網(wǎng)在最近的一次調(diào)查中，調(diào)查結(jié)果顯示：支持工藝改造的人數(shù)在800左右，支持SNCR技術(shù)的人數(shù)在500左右。工藝改造在調(diào)查結(jié)果中以絕對(duì)優(yōu)勢(shì)壓過了SNCR技術(shù)脫硝。

　　然而，從環(huán)境保護(hù)部2013年24號(hào)文公布的數(shù)據(jù)中顯示，全國(guó)投運(yùn)水泥生產(chǎn)線脫硝設(shè)施清單中我國(guó)已建成投運(yùn)水泥熟料生產(chǎn)線脫硝設(shè)施148臺(tái)，熟料年生產(chǎn)能力1.57億噸（約占全國(guó)水泥生產(chǎn)能力的7.1%）；已投運(yùn)的脫硝設(shè)施中僅有1臺(tái)采用氧化吸收法（紹興兆山），其余全部采用SNCR脫硝技術(shù)。

　　為何這么一項(xiàng)普遍看好的氮氧化物減排方式，在實(shí)際推進(jìn)中遭遇“滑鐵盧”，出現(xiàn)令人難以理解的“叫好不叫座”情況？

　　工藝改造脫硝效率低可能是最主要的制約因素

　　眾所周知，NO_x的產(chǎn)生主要源于分解爐內(nèi)產(chǎn)生的燃料型NO_x和回轉(zhuǎn)窯內(nèi)產(chǎn)生的燃料型NO_x和熱力型NO_x的總和。分解爐內(nèi)的操作溫度一般不超過1000度，主要形成的是燃料NO_x，燃料型NO_x在200℃以上燃料氮就可以直接轉(zhuǎn)化成NO_x（主要是NO），回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的孰料煅燒溫度約1450℃，需要的氣體火焰溫度在1850℃以上，除了燃料氮直接轉(zhuǎn)化成NO_x外，還因溫度較高，空氣中的氮直接轉(zhuǎn)化成熱力NO_x。一般情況下，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)產(chǎn)生的燃料型和熱力型NO_x的總和占系統(tǒng)中NO_x產(chǎn)生總量的65%~75%，分解爐內(nèi)產(chǎn)生的燃料型NO_x約占系統(tǒng)總量的35%~25%。

　　工藝改造中相對(duì)成熟的分級(jí)燃燒技術(shù)，就是在回轉(zhuǎn)窯和分解爐之間增設(shè)一個(gè)獨(dú)立的還原燃燒區(qū)，將部分燃料轉(zhuǎn)移到還原區(qū)內(nèi)燃燒，形成還原氣氛，達(dá)到還原回轉(zhuǎn)窯中產(chǎn)生NO_x的目的。一般情況下分級(jí)燃燒的脫氮效率可達(dá)60%，而回轉(zhuǎn)窯內(nèi)產(chǎn)生的NO_x約占系統(tǒng)總量的65%~75%，因此，對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)來說，分解燃燒的脫氮效率也僅有45%，也就是說氮氧化物分級(jí)燃燒不可能達(dá)到50%。因?yàn)榉旨?jí)燃燒本身的效率只有60%，僅解決70%的60%的脫氮任務(wù)，顯然達(dá)不到《水泥行業(yè)準(zhǔn)入條件》中脫除NO_x效率60%的要求。

　　作為工藝改造分級(jí)燃燒技術(shù)的積極推行者，海螺水泥在其眾多生產(chǎn)線上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。通過對(duì)蕪湖海螺一線、建德海螺一線、重慶海螺一線分級(jí)燃燒技術(shù)改造和運(yùn)行調(diào)試分析，NO_x減排效率平均在30%以上（見：低氮燃燒技術(shù)改造在海螺集團(tuán)水泥熟料生產(chǎn)線的成功應(yīng)用 《中國(guó)水泥》2012.12）。而在更多企業(yè)的實(shí)驗(yàn)中，NO_x減排效率在30%左右就已經(jīng)是一個(gè)非常好的效果，效果在10%~20%之間也不少見。

　　無論是理論還是實(shí)踐，單純的工藝改造等不能達(dá)到新的脫硝標(biāo)準(zhǔn)要求，而且相差甚遠(yuǎn)。

　　工藝改造脫硝對(duì)操作的要求非常高

　　為最大限度地降低NO_x，對(duì)回轉(zhuǎn)窯實(shí)施工藝改造分級(jí)燃燒的操作者來說，重要的是要清楚在生產(chǎn)過程中的影響變量，以便能最大限度地降低。
　　根據(jù)海螺建材設(shè)計(jì)研究院對(duì)蕪湖海螺、重慶海螺、建德海螺低氮分級(jí)燃燒技術(shù)改造分析，影響分級(jí)燃燒脫氮技術(shù)應(yīng)用及效果的主要因素包括：原、燃料的情況、煤粉在脫氮區(qū)的停留時(shí)間、窯尾的氧含量等。

　?。?）嚴(yán)格控制原、燃料中有害成分，生料中的Cl-＜0.015%（max0.02%），K2O+NaO＜1%,硫堿比＜1.5%，以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行；

　?。?）相對(duì)無煙煤而言，煙煤的高揮發(fā)分能夠提供更多還原物質(zhì)，提高分級(jí)燃燒的脫氮效率；

　?。?）窯尾煙室的氧含量越低，分級(jí)燃燒的脫氮效果越好。在窯尾氧含量高于3.5%時(shí)，將影響分級(jí)燃燒的效果，因此必須以全面提高生產(chǎn)管理水平和精細(xì)化操作水平為保證，此點(diǎn)對(duì)于大多水泥廠來說是一挑戰(zhàn)。

　　（4）脫氮區(qū)空間需能夠滿足煤粉及還原性物質(zhì)還原NOx所需的停留時(shí)間。

　　從當(dāng)前工藝改造降低NO_x產(chǎn)生的技術(shù)中，無論是采用低氮燃燒器還是分級(jí)燃燒，盡管都不需要花太多成本，僅有少量的設(shè)備改動(dòng)成本，但是其對(duì)窯系統(tǒng)操作的要求都非常高，這成為很多企業(yè)拒絕選擇工藝改造脫硝的重要原因。

　　工藝改造脫硝具有較大的不確定性

　　誠(chéng)如上文所述通過工藝改造的方式降低NO_x對(duì)窯系統(tǒng)操作的要求非常高，操作不當(dāng)可能會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響。水泥窯系統(tǒng)運(yùn)行對(duì)穩(wěn)定的要求非常高，由于工藝改造具有較大的不確定性，很可能到頭來NOx削減量沒有降下去，系統(tǒng)不穩(wěn)定導(dǎo)致生產(chǎn)能耗、產(chǎn)量都受影響。

　　相當(dāng)一部分水泥企業(yè)，在當(dāng)前生產(chǎn)運(yùn)行保持穩(wěn)定狀態(tài)下，在產(chǎn)能發(fā)揮與能耗效率都還可以接受的情況下，出于對(duì)工藝技術(shù)改造不確定性的擔(dān)憂，很難下決心進(jìn)行工藝改造。

　　SNCR技術(shù)與低氮分級(jí)燃燒相比，不確定性相對(duì)較低。SNCR技術(shù)主要預(yù)熱器進(jìn)行定點(diǎn)噴氨，可能造成熱耗上升，但是問題相對(duì)穩(wěn)定，比較容易解決。

　　綜觀，當(dāng)前水泥企業(yè)選擇脫硝技術(shù)方案時(shí)，多選擇SNCR技術(shù)而極少通過工藝技術(shù)改造，大多出于以下方面考慮：工藝改造不能達(dá)到脫硝要求；工藝改造使用麻煩，操作要求高。

　　為何在已經(jīng)完成的脫硝項(xiàng)目中，大多僅采用SNCR技術(shù)，較少采用工藝改造或者工藝改造+SNCR技術(shù)？有業(yè)界人士如是回答，要解決問題，在都需要花錢的情況下，既然能用最簡(jiǎn)單的方式解決問題，為何要選擇復(fù)雜的方式。