专家浅议水泥生产的脱硝问题

北极星环保网讯:工程技术分会贾华平副会长应约浅谈水泥生产的脱硝问题，以下为正文：

目前，SNCR脱硝措施已经在水泥行业得到强制推广，但大家用的怎么样，笔者没有做调查，也就没有发言权。这里只讲一个真实的故事，说明并不是都用得很好：有一次我在山东开会期间拜访了一家水泥厂，到中控室一看，他们在线监测的NOx排放量只有280mg/m3，氨水使用量只有150kg/h。我问“检测系统有问题吗？”回答是没有问题，我说“你把氨水停了我看看”，操作员把氨水停了，NOx排放量反而降到了138mg/m3？！我问“怎么解释”？大家默然。当然，这只是个别现象。

抛开使用情况不说，就单从脱硝能力和投资上来讲，似乎SNCR脱硝是一种比较适中的选择。但遗憾的是SNCR脱硝，不仅能力有限而且副作用较大，作为水泥窑脱硝来讲，仍然是一种不成熟的过度方案而已。事实上，SNCR脱硝要发挥出最佳的效果，在技术有两个难点，一是如何保证喷嘴始终处于温度窗口内，二是如何保证所有NOx与NH3有一定时间的充分接触。要解决好这两个难题，实际上是几乎不可能的。

SNCR脱硝时，氨水消耗量巨大，一条5000t/d熟料线，每小时就需要用25%的氨水约2.8吨。因为有2800kg/h的氨水入炉，分解炉在用煤、用风上也要做必要的调整，熟料热耗也将直接增加约25kcal/kg熟料，预热器废气量同时也需增加约6000m3/h，排风机电耗也会增加约20kW/h。

SNCR脱硝的不足在于大量使用氨水，搞不好会出现转嫁环境污染的行为。合成氨本身就是高污染产业，这种拆东墙补西墙的做法不一定明智；采用SNCR脱硝，氨逃逸在所难免，根据国家脱硫、脱硝工程技术研究中心的数据显示，SNCR脱硝氨逃逸率可达到10～15ppm。在解决水泥窑一种污染的同时，又造成了水泥窑的另一种污染。

SNCR只能作为一项过度措施，暂时满足现阶段的环保要求。随着环保要求的提高，单独依靠SNCR并不能稳定、可靠地实现减排目标，最终将采用燃烧工艺优化、分级燃烧等技术初步降低NOx浓度，再采用SCR技术进一步脱硝，才是切实可行的方案。

第一章NOX的生成、分布、治理

窑炉内产生的NOX主要有三种形式，高温下N2与O2反应生成的热力型NOX、燃料中的固定氮生成的燃料型NOX、低温火焰下由于含碳自由基的存在生成的瞬时型NOX。

1，热力型NOX的生成机理

热力型NOX是由燃烧反应的高温，使得空气中的N2与O2直接反应产生的。在以煤为主要燃料的系统中，热力型NOX不是最主要的。一般燃烧过程中N2的含量变化不大，根据泽里多维奇机理，影响热力型NOX生成量的主要因素有温度、氧含量、和反应时间。

热力型NOX产生过程是强吸热反应，温度成为热力型NOX生成最主要的影响因素。研究显示，温度在1500K以下时，NO生成速度很小，几乎不生成热力型NO；1800K以下时，NO生成量极少；大于1800K时，NO生成将以约6～7倍/100K倍的速度增加。

一般废气中NO2占NOX的5%～10%。温度在1500K以上时，NO2会快速分解为NO；在小于1500K时，NO将转变为NO2。排入大气中NO最终生成NO2，所以在计算环境影响量时，我们还是以NO2来计算。

可以说，窑炉内的温度及燃烧火焰的最高温度是影响热力型NOX生成量的一个重要指标，也最终决定了热力型NOX的最大生成量。因此，在窑炉设计中，尽量降低窑炉内的温度，并减少可能产生的高温区域，特别是流场变化等原因而产生的局部高温区。燃烧器设计中，要具备相对均匀的燃烧区域，以保证燃料的燃烧，为降低火焰的温度峰值创造条件。这些都是有效降低热力型NOX的有效办法。

热力型NOX生成量与氧浓度的平方根成正比，氧含量也是影响热力型NOX生成量的重要指标。随O2浓度增加和空气预热温度的增加，NOX生成量上升，但会有一个最大值，O2浓度过高时，过量氧对火焰有冷却作用。当利用空气燃烧时，O2含量增加意味着过剩空气系数增大，将带入更多吸热的N2，由此降低了火焰温度，NOX生成量因温度降低反而会有所降低。

反应时间也是一个重要指标，热力型NOX生成是个缓慢过程，在高温区域，反应时间与NOX生成量呈线性关系。窑炉设计中，尽可能地减少燃料和介质在高温区域的停留时间，特别是在高氧含量高温区域的停留时间，可有效降低热力型NOX的生成。在窑炉已成型时，在高温区域形成局部低氧或缺氧环境，在低温区域增氧，在保证燃烧充分条件下，也可有效降低热力型NOX的生成。

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