詳解最主流的煙氣脫硝技術

　　2018年年初，河南省人民政府辦公廳印發(fā)《河南省2018年大氣污染防治攻堅戰(zhàn)實施方案》中明確指出，對2018年10月底前穩(wěn)定達到超低排放限值（污染物排放濃度顆粒物≤10mg/m³、二氧化硫≤35mg/m³、氮氧化物≤50mg/m³）的水泥企業(yè)，2019年1月1日至3月15日期間，豁免其不再實施錯峰生產(chǎn)。方案一出，一石激起千層浪，緊隨其后全國其他省市相繼出臺政策，以超潔凈排放為準則衡量水泥企業(yè)是否享受錯峰豁免權，彼時起，超潔凈排放聚焦了全行業(yè)的目光。

　　本文就著重將目前市面上主流的煙氣脫硝技術方案進行整理，并就其優(yōu)劣進行比較。

　　水泥工業(yè)氮氧化物從何而來

　　在水泥熟料的煅燒過程中，會產(chǎn)生大量的氮氧化物，這些氮氧化物主要是NO和NO₂，其中NO約占90%以上，而NO₂只有5%～10%。按其來源劃分主要取決于原、燃料中氮的含量、燃燒溫度的高低和燃料類型。

　　（1）燃料NOx

　　水泥生產(chǎn)使用的原燃料均來自于自然界，其中不可避免的會含有一定量有機物和低分子含氮化合物，由該部分氮元素直接轉化的NOx稱為原、燃NOx。原料中的氮主要來源于礦石沉積的含氮化合物，其含氮量一般在20～100ppm（百萬分之20~100）。燃料中的氮主要為有機氮，屬于胺族（N-H和N-C鏈）或氰化物族（C=N鏈）等，其含量一般在0.5%～2.5%。

　　（2）熱力型NOx

　　熱力型NOx由空氣中的氮氣和氧氣在高溫下發(fā)生化學反應而來，其生成速度與溫度的關系是由捷里道維奇提出來的，因此稱為捷里道維奇機理。當燃燒溫度低于1 500℃時，幾乎觀測不到NOx的生成，當溫度高于1500℃時，溫度每升高100℃，反應速率將增大6～7倍。因此，熱力型NOx主要在燃燒的高溫區(qū)產(chǎn)生，燃燒溫度對其產(chǎn)生量具有決定性的影響。此外，熱力型NOx的產(chǎn)生濃度還與N₂、O₂濃度及停留時間有關。

　?。?）快速型NOx

　　在欠氧環(huán)境下，燃料中的碳氫化合物燃燒分解生成CH、CH₂以及C₂等基團，它們與氮分子，以及O、OH等原子基團反應而在很短的時間內(nèi)大量產(chǎn)生NOx，稱為快速型NOx?？焖傩蚇Ox對溫度的依賴性很弱，它的生成量一般總NOx生成量的5%以下。

　　總體來講，氮氧化物的來源是多方面的，影響因素眾多，氮氧化物來源比例除了燒成系統(tǒng)本身的結構以外，也與工況環(huán)境，原燃料差異甚至操作人員水平息息相關。

　　脫硝技術措施分類

　　常見的脫硝技術中，根據(jù)氮氧化物的形成機理，降氮減排的技術措施可以分為兩大類：源頭上治理和末端治理。

　　源頭治理的原理是控制煅燒中生成NOx。其技術措施主要有五種：1采用低氮燃燒器；1分解爐和管道內(nèi)的分段燃燒，控制燃燒溫度；③改變配料方案，采用礦化劑，降低熟料燒成溫度。

　　末端治理的原理是控制煙氣中排放的NOx，其技術措施主要有四種：1“分級燃燒+SNCR”，國內(nèi)已有試點；1選擇性非催化還原法（SNCR），國內(nèi)已有試點；③選擇性催化還原法（SCR）；1NCR/SCR聯(lián)合脫硝技術；1生物脫硝技術（正處于研發(fā)階段）。

　　國內(nèi)的脫硝技術，尚屬探索示范階段，還未進行科學總結。各種設計工藝技術路線和裝備設施是否科學合理、運行是否可靠？硝效率、運行成本、能耗、二次污染物排放有多少等都將經(jīng)受實踐的檢驗。

　　同時，根據(jù)燃燒過程，又可以將脫硝技術分為：（1）。燃燒前脫硝：1加氫脫硝1洗選；（2）燃燒中脫硝：1低溫燃燒低氧燃燒1FBC燃燒技術1采用低NOx燃燒器1煤粉濃淡分離1煙氣再循環(huán)技術；（3）燃燒后脫硝1選擇性非催化還原脫硝（SNCR）1選擇性催化還原脫硝（SCR）1活性炭吸附1電子束脫硝技術。

　　各項煙氣脫硝技術對比

       需要再次指出的是，由于對水泥窯燒成系統(tǒng)的研究還處在較為粗放的狀態(tài)，當前國內(nèi)水泥行業(yè)對窯內(nèi)工況和氮氧化物的生成機理，仍然存在很多的不足。甚至關于關于熱力型氮氧化物產(chǎn)生量與原、燃料氮氧化物產(chǎn)生量熟多熟少，也存在爭論。同時，氮氧化物的來源是多方面的，影響因素眾多，氮氧化物來源比例除了燒成系統(tǒng)本身的結構以外，也與工況環(huán)境，原燃料差異甚至操作人員水平息息相關。

　　也正因為如此，氮氧化物源頭治理顯得相當困難，目前業(yè)內(nèi)脫硝也主要集中在末端治理。

　　而在末端治理中，技術最廣為人知和成熟可靠的是選擇性催化還原技術（SCR）和非選擇性催化還原技術（SNCR）。下面我們就將兩項技術進行對比：

　　總而言之，無論是SNCR技術還是SCR技術，或者是其他煙氣脫硝技術，只要適合本廠的實際情況，切能夠達到國家排放標準都是可以應用的。

　　作為體現(xiàn)行業(yè)社會責任的核心，同時也是踐行“綠水青山就是金山銀山”科學論斷的切實需要，水泥行業(yè)有必要利用當前利潤高漲創(chuàng)造的良好環(huán)境，加快環(huán)保升級步伐，全面推進綠色生產(chǎn)。去年，國內(nèi)多省市相繼出臺特別排放值實施計劃，無疑為水泥工業(yè)污染物深度減提供了契機。

　　為此，中國水泥網(wǎng)擬定于2019年5月召開“2019中國水泥行業(yè)超潔凈排放技術交流大會”，并將在會議上舉行“2019中國水泥環(huán)保先鋒企業(yè)”頒獎典禮，誠邀政府主管領導、技術專家、科研單位、水泥企業(yè)、裝備服務商等共聚一堂，探討更高效，更經(jīng)濟的水泥行業(yè)超低排放實施方案，推動行業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展。

　　相關鏈接：2019中國水泥行業(yè)超潔凈排放技術交流大會