詳解最主流的煙氣脫硝技術(shù)

　　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(jiān)戰(zhàn)實(shí)施方案》中明確指出，對(duì)2018年10月底前穩(wěn)定達(dá)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(shí)施錯(cuò)峰生產(chǎn)。方案一出，一石激起千層浪，緊隨其后全國(guó)其他省市相繼出臺(tái)政策，以超潔凈排放為準(zhǔn)則衡量水泥企業(yè)是否享受錯(cuò)峰豁免權(quán)，彼時(shí)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(shù)方案進(jìn)行整理，并就其優(yōu)劣進(jìn)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(huì)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(huì)含有一定量有機(jī)物和低分子含氮化合物，由該部分氮元素直接轉(zhuǎn)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(jī)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%。

　?。?）熱力型NOx

　　熱力型NOx由空氣中的氮?dú)夂脱鯕庠诟邷叵掳l(fā)生化學(xué)反應(yīng)而來，其生成速度與溫度的關(guān)系是由捷里道維奇提出來的，因此稱為捷里道維奇機(jī)理。當(dāng)燃燒溫度低于1 500℃時(shí)，幾乎觀測(cè)不到NOx的生成，當(dāng)溫度高于1500℃時(shí)，溫度每升高100℃，反應(yīng)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(duì)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(shí)間有關(guān)。

　?。?）快速型NOx

　　在欠氧環(huán)境下，燃料中的碳?xì)浠衔锶紵纸馍蒀H、CH₂以及C₂等基團(tuán)，它們與氮分子，以及O、OH等原子基團(tuán)反應(yīng)而在很短的時(shí)間內(nèi)大量產(chǎn)生NOx，稱為快速型NOx。快速型NOx對(duì)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(jié)構(gòu)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(guān)。

　　脫硝技術(shù)措施分類

　　常見的脫硝技術(shù)中，根據(jù)氮氧化物的形成機(jī)理，降氮減排的技術(shù)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(shù)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(shù)措施主要有四種：1“分級(jí)燃燒+SNCR”，國(guó)內(nèi)已有試點(diǎn)；1選擇性非催化還原法（SNCR），國(guó)內(nèi)已有試點(diǎn)；③選擇性催化還原法（SCR）；1NCR/SCR聯(lián)合脫硝技術(shù)；1生物脫硝技術(shù)（正處于研發(fā)階段）。

　　國(guó)內(nèi)的脫硝技術(shù)，尚屬探索示范階段，還未進(jìn)行科學(xué)總結(jié)。各種設(shè)計(jì)工藝技術(shù)路線和裝備設(shè)施是否科學(xué)合理、運(yùn)行是否可靠？硝效率、運(yùn)行成本、能耗、二次污染物排放有多少等都將經(jīng)受實(shí)踐的檢驗(yàn)。

　　同時(shí)，根據(jù)燃燒過程，又可以將脫硝技術(shù)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(shù)1采用低NOx燃燒器1煤粉濃淡分離1煙氣再循環(huán)技術(shù)；（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(shù)。

　　各項(xiàng)煙氣脫硝技術(shù)對(duì)比

       需要再次指出的是，由于對(duì)水泥窯燒成系統(tǒng)的研究還處在較為粗放的狀態(tài)，當(dāng)前國(guó)內(nèi)水泥行業(yè)對(duì)窯內(nèi)工況和氮氧化物的生成機(jī)理，仍然存在很多的不足。甚至關(guān)于關(guān)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(zhēng)論。同時(shí)，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(jié)構(gòu)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(guān)。

　　也正因?yàn)槿绱?，氮氧化物源頭治理顯得相當(dāng)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(shù)最廣為人知和成熟可靠的是選擇性催化還原技術(shù)（SCR）和非選擇性催化還原技術(shù)（SNCR）。下面我們就將兩項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行對(duì)比：

　　總而言之，無論是SNCR技術(shù)還是SCR技術(shù)，或者是其他煙氣脫硝技術(shù)，只要適合本廠的實(shí)際情況，切能夠達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)都是可以應(yīng)用的。

　　作為體現(xiàn)行業(yè)社會(huì)責(zé)任的核心，同時(shí)也是踐行“綠水青山就是金山銀山”科學(xué)論斷的切實(shí)需要，水泥行業(yè)有必要利用當(dāng)前利潤(rùn)高漲創(chuàng)造的良好環(huán)境，加快環(huán)保升級(jí)步伐，全面推進(jìn)綠色生產(chǎn)。去年，國(guó)內(nèi)多省市相繼出臺(tái)特別排放值實(shí)施計(jì)劃，無疑為水泥工業(yè)污染物深度減提供了契機(jī)。

　　為此，中國(guó)水泥網(wǎng)擬定于2019年5月召開“2019中國(guó)水泥行業(yè)超潔凈排放技術(shù)交流大會(huì)”，并將在會(huì)議上舉行“2019中國(guó)水泥環(huán)保先鋒企業(yè)”頒獎(jiǎng)典禮，誠(chéng)邀政府主管領(lǐng)導(dǎo)、技術(shù)專家、科研單位、水泥企業(yè)、裝備服務(wù)商等共聚一堂，探討更高效，更經(jīng)濟(jì)的水泥行業(yè)超低排放實(shí)施方案，推動(dòng)行業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展。

　　相關(guān)鏈接：2019中國(guó)水泥行業(yè)超潔凈排放技術(shù)交流大會(huì)