专家浅议水泥生产的脱硝问题

完全燃烧区设在分解炉的上部，在不给煤的情况下，增加一根管道（带调节蝶阀）将剩余的三次风补入，以确保煤粉在富氧条件下燃尽。

根据分级燃烧措施的合理程度，该项措施一般能降低NOX排放30%～50%。

有例为证，华润田阳的5000t/d熟料生产线，由天津水泥工业设计研究院系统设计，建设采用了分级燃烧分解炉，但由于种种原因分级燃烧功能一直没有投用，预热器出口的NOX排放浓度一直在1200ppm左右。2016年5月邀请西南科技大学的专家到现场指导减排，在投运调整分级燃烧之后，预热器出口的NOX排放浓度降到了700ppm左右，效果十分明显。天津水泥工业设计研究院设计的分级燃烧分解炉如图21-09所示。

天津水泥工业设计研究院的分级燃烧分解炉

事实证明，分级燃烧确实是一项很好的辅助脱硝措施，不但有显著的脱硝效果，而且其运行成本几乎为零。尽管其脱硝能力有限，但至少可以减少SNCR脱硝的氨水用量，降低氨成本和减少氨污染。由此，在我国水泥行业的SNCR脱硝全面推开以后，不少水泥厂又在积极的进行分级燃烧脱硝改造。

目前，在市场上推销分级燃烧改造的商家已不下几十家，但实际应用效果不尽理想。尽管各家脱硝效果有些偏差，但总体上有效果是肯定的；问题在于分级燃烧给熟料生产带来的负面影响。据部分采用了分级燃烧的水泥厂反应，在分解炉进行了分级燃烧改造以后，导致了分解炉燃烧的不稳定，继而影响到窑内的煅烧、影响到系统的产质量。

具体分析有两种可能：一是设计本身存在的问题，给还原区设计的空间过短；二是设计或操作不当的问题，还原区的给煤量过大。被分级到锥体还原区的煤粉，由于在还原区的停留时间过短，在其挥发分还没有完全释放的情况下，就被气流迅速带进燃烧区，在与高温高含氧的三次风接触后产生爆燃，导致了分解炉内燃烧的不稳定。目前还不能确定这种情况是否具有普遍性，或许只是个别案例，可能的原因是原有的分解炉设计偏小或是没有富余能力。

日本太平洋水泥公司的设计与我们不一样，没有将还原区设在分解炉锥体下部，而是设在了窑尾烟室，不仅对RSP分解炉如此，对DD型分解炉也是如此。他们可是几十年前DD炉的开发者，DD炉原本就设有还原区，而且还原区就设在锥体的下部，为什么现在又改到窑尾烟室了呢？其主要目的就是为了减少分级燃烧对分解炉内的影响，这一点不能不引起我们重视。

6，氧化＋半干法氨吸收措施（OA）

前述所有方法，都是在企业投入以后产生社会环保效益，对企业本身没有直接的经济效益。而OA法则可以在脱硝的同时产出化肥，理论上能做到每年有所赢利，约10年左右可以收回投资，但存在系统复杂、技术尚未成熟的问题。

OA法的温度窗口只有100℃左右，从而使脱硝系统布置于收尘器之后成为可能，大大减少了对水泥窑生产的影响和工艺布置的难度，它的副产品为铵盐，可以进一步加工成化肥，具有一定的经济效益，这些特点是其他措施不具有的，而且其脱硝率还能达到70%以上，应该说具有进一步的研究开发价值。

半干式氨吸收法，是用特殊活化剂活化和雾化的氨水来吸收NOX的，将气态氨、气态水与气态的NOX进行气气热交换反应，结合成铵盐和部分氮气，从而达到脱硝的目的，所以NOX的水溶性就成了一个关键问题。

由于NO是难溶于水的，而烟气中NOX的主要组成就是NO，约占90%以上，所以必须事先对其氧化，将难溶于水的NO用氧化剂氧化为高价态的NO2和N2O5，再进行吸收反应。最好的氧化剂是臭氧O3，但臭氧的成本太高，所以一般使用“氧化液+纯氧或少量的臭氧”作为氧化剂，氧化液是由几种强氧化性的液体调配而成的。

OA法的工艺路线大致有如下两个方面：

（1）收尘器排出废气——氧化器→氧化剂氧化废气中的NO为NOX——反应器→活化的氨水吸收NOX→铵盐+N2——脱硝后的废气排放；

（2）化肥厂氨水→水泥厂脱硝→水泥厂铵盐→化肥厂结晶固化→化肥市场。

水蒸气脱硝原理与试用效果

目前，SNCR脱硝措施已经在水泥行业得到广泛使用，但鉴于SNCR存在脱硝率较低、氨逃逸污染，特别是氨水用量大成本高的遗憾，大家仍在寻求降低氨水用量的辅助措施。其中，一些简单有效的措施，除了普遍采用的分级燃烧以外，水泥厂廉价的水蒸气就成了考虑的对象之一。

目前，多数水泥厂都有余热发电系统，都有100～200℃的、富余的饱和蒸气，如果这些水蒸气能起到一定的脱硝作用，就能降低SNCR的脱硝负荷、降低其氨水用量、降低脱硝成本。

1，水蒸气对再燃区脱硝的影响研究

再燃脱硝是一种成本和脱硝效率处于SNCR和SCR之间的方法，现在的预分解窑烧成系统本身就是一个再燃烧系统。国内外对再燃脱硝过程促进剂（氨水或尿素）及微量促进盐的作用和机理多有报导，但还没有关于水蒸汽对再燃脱硝效率影响的文献。

关于这方面的研究，南开大学的有关专家曾进行过“以天然气和氨为还原剂，在高温环境中对烟气中NOx进行还原”的专题试验，通过改变再燃区的温度、过量氧系数、喷氨量、喷水蒸汽量等方法，在对这些参数进行优化以后，获得了脱硝效率的提高，从而为工业应用提供了依据和理论基础。

试验表明：适当浓度的水蒸汽含量，能有效促进脱硝效率的提高，但过多的水蒸汽，对脱硝效率提高没有多大意义；水蒸汽的这种作用在温度较低和过量氧系数不高情况下，其作用更加明显。

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