我国玻璃、水泥炉窑脱硝技术及应用现状研究-第2页-北极星大气网

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2.3水泥产业调整及污染控制

2.3.1我国水泥产业氮氧化物减排规划

2010年，工业和信息化部颁布《水泥行业准入条件》，要求新改扩建项目必须安装效率不低于60%的脱硝装置。“十一五”期间我国共淘汰水泥落后产能3.4亿t，在促进产业升级的同时，减少了水泥行业NOx排放。对现有水泥生产线进行NOx排放控制改造也是实现NOx减排的重要途径。新型干法水泥回转窑上常用的氮氧化物控制技术包括优化窑和分解炉的燃烧、改变配料方案、采用低氮燃烧器、分阶段燃烧等技术。目前，除一些水泥窑采用了低氮燃烧器设计，部分新型干法窑通过控制分解炉产生还原性气体削减氮氧化物排放外，我国水泥工业基本未采取任何控制措施。而2004年颁布的GB4915—2004《水泥工业大气污染物排放标准》仍保持800mg/m3的氮氧化物排放标准，即GB4915—1996标准。随着国家环保形势的发展，“十二五”时期，国家将氮氧化物减排作为约束性指标，现行的火电厂氮氧化物的排放标准已经提高到100mg/m3，正在修订水泥行业氮氧化物的排放标准也会更加严格。研究中的水泥行业新氮氧化物排放标准方案包括300mg/m3和400mg/m3两种。根据国外水泥行业氮氧化物污染防治的经验，应用包括SNCR技术在内的综合措施，水泥行业氮氧化物排放浓度可以降低70%～80%，最高可以实现100mg/m3的NOx排放水平。

我国《节能减排“十二五”规划》要求水泥行业实施新型干法窑降氮脱硝，新建、改扩建水泥生产线综合脱硝效率不低于60%。目前比较可行的办法是采取区别对待的方法，逐步提高水泥行业NOx排放标准。运行3年以上的生产线应达到800mg/m3的现有国家标准;运行时间低于3年和新建生产线，可在2015年前先过渡到600mg/m3的新国家标准，再于2017年或2018年达到400mg/m3的国际先进水平。“十二五”期间，将规模大于2000t/d熟料的新型干法水泥窑作为“十二五”改造重点，实现综合脱硝效率70%。

国内部分省区已经针对水泥行业采取新的高于国家标准的NOx排放要求，广东要求自2012年起，珠三角地区水泥生产线执行550mg/m3的标准，2014年其他区域全部执行该排放标准，该标准已接近欧洲的水平(500mg/m3)。2013年底前，珠三角地区所有规模大于4000t/d熟料的新型干法水泥窑都需采用LNB(低NOx燃烧器)+SNCR等联合脱硝技术，综合脱硝效率要达到70%以上。“十二五”期间，广东境内规模大于2000t/d熟料的新型干法水泥窑全部实行低氮燃烧技术改造并建设烟气脱硝工程。杭州市于2012年9月底前完成现役16条熟料生产线脱硝工程，水泥业烟气脱硝率保证达到85%以上，NOx排放浓度不高于150mg/m3，氨逃逸控制在2.5mg/m3以下。为保证较高的脱硝标准得以落实，杭州市对水泥脱硝实施财政支持，水泥脱硝资金由市财政按项目总投资的30%补贴，最高补贴690万元/套。目前，国内每吨水泥的生产成本约180～250元，如果采取新的NOx排放标准，每吨水泥成本将增加20～40元，平均占水泥利润的50%。如果提高水泥行业NOx排放控制标准，必将促进该行业升级和产业重组。

2.3.2水泥窑氮氧化物减排技术

根据水泥窑氮氧化物的形成机理，水泥窑降氮减排的技术措施包括源头治理和末端治理两类。源头治理需要通过采用低氮燃烧器、分解炉和管道内的分段燃烧、控制燃烧温度、改变配料方案、采用矿化剂，降低熟料烧成温度等实现控制煅烧中生成NOx。末端治理包括“分级燃烧+SNCR”、选择性非催化还原法(SNCR)、选择性催化还原法(SCR)、SNCR/SCR联合脱硝技术、生物脱硝技术。国内的水泥企业在氮氧化物控制节能减排方面较国际领先水平有较大差距。国内水泥企业目前可以选用的脱硝技术主要有低氮燃烧技术、分级燃烧技术、SNCR技术和可替代燃料技术。目前采用的氮氧化物控制技术主要有低NOx燃烧器、选择性非催化还原技术(SNCR)、选择性催化还原技术(SCR)。若使用SCR技术，可控制在100～200mg/m3排放水平。若使用投入相对较低的SNCR技术，可确保水泥行业氮氧化物的排放稳定在200～400mg/m3。

从成本考虑，针对NOx减排，水泥企业首先需要实现水泥窑的优化运行，其次优先进行低成本的窑头燃烧器改造和分阶段燃烧改造，即可将氮氧化物排放削减到500mg/m3左右。采取阶段燃烧脱氮或低NOx排放设计，可以控制分解炉燃烧产生还原性气体，使NOx部分被还原，NOx排放浓度可降低到500mg/m3以下，每条生产线投资约需1000万元。在优化燃烧的基础上，通过在水泥窑上安装SNCR或SCR脱硝装置，可以进一步削减氮氧化物排放。SNCR脱硝系统从20世纪80年代开始应用于水泥厂脱硝，至今全世界水泥窑上正规投运的SNCR系统有70余套，其中有60余套分布在欧洲。当SNCR系统采用氨水为还原剂时，其氮氧化物削减率可达80%;采用尿素为还原剂，则SNCR对氮氧化物的削减率将会下降到70%左右。安装SNCR系统脱硝装置的水泥窑生产线，其脱硝运行成本可以控制在吨熟料10元左右。截止2012年5月，我国在役新型干法水泥生产线1500多条，安装建设有水泥脱硝设施的仅为6条。

尽管综合采用包括SNCR在内的各种措施，可确保水泥窑氮氧化物的排放稳定在200mg/m3以下，但其可靠性与安全性尚须进一步提高，于是就出现了选择性催化还原(SCR)脱硝法。而SCR脱硝装置在水泥窑生产线上的应用相对较少，世界首套工业规模的SCR烟气脱硝装置于2011年3月在德国投产。SCR脱硝技术可保证废气氮氧化物浓度降到100～200mg/m3，二氧化氮的减排效果高达85%～95%，而且其减排性能不会像SNCR那样受到水泥窑规格大型化的影响。但SCR脱硝技术需要使用和消耗价格昂贵的贵金属催化剂，所以SCR法的费用(包括设备费用和操作费用)为SNCR法的5倍左右，由于水泥企业废气的粉尘浓度很高，碱金属含量较高，易使催化剂中毒和堵塞，导致SCR脱硝技术在水泥窑生产线的应用上仍然存在较大的技术提升空间。相对于SNCR技术在不同装置应用上存在着脱氮效率忽高忽低等不稳定的问题，SCR技术在水泥窑脱硝领域仍有较大的发展前景。随着新型干法水泥技术的发展和环保标准的提高，SNCR和SCR脱硝将会成为主流技术。

3玻璃及水泥行业脱硝展望

玻璃炉窑与水泥炉窑氮氧化物减排是一个庞大的系统工程，包括国家标准制订、政策出台和技术支撑等各个方面。作为世界最大的玻璃生产国和水泥生产国，一方面要继续执行严格的行业准入和环评制度，对玻璃和水泥行业按照控制总量、调整结构、淘汰落后、节能减排的原则提高产业集中度，全面推进清洁生产，大力推进节能减排，发展循环经济，大力推行低氮燃烧技术，发展替代燃料，建设脱硝设施。另一方面，国家应尽快研究和出台新的水泥行业NOx排放控制标准，并推广成熟的玻璃炉窑和水泥窑NOx减排工艺技术路线及关键设备，进一步研究SCR脱硝技术在玻璃炉窑和水泥窑生产线的应用技术和加快示范工程建设。我国水泥工业氮氧化物排放标准的修订在借鉴参考发达国家标准的同时，应强调分地区分阶段实施，考虑到脱硝技术改造所导致的成本增加，各级政府应该出台明确的针对玻璃和水泥生产企业安装脱硝设施的资金支持政策。

4结语

玻璃和水泥工业是重要的基础材料产业，我国两个行业的年产量分别占到世界总量的一半以上，包括应注重的问题。

延伸阅读：

【技术】烧结烟气脱硫脱硝处理技术的比较分析

原标题：我国玻璃、水泥炉窑脱硝技术及应用现状研究

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