SNCR 技术在水泥窑烟气脱硝中的应用分析

黄达通

（中材建设有限公司，北京 100176）

我国是一个水泥生产大国。“十五”期间，我国成为日产8000 吨、10000 吨生产线最多，并能够成套出口的水泥技术装备的强国。随着国家对烟气NOx 排放控制政策要求的不断提高，所有水泥厂全部配套脱硝系统，同时对NOx 的排放要求在200mg/Nm3以下。SNCR 工艺被认为是目前可以用于水泥炉窑烟气脱除NOx 的最好技术。

1 SNCR 技术的原理

SNCR 是Select None-Catalytic Reduction 的简称，全称：选择性非催化还原。其基本原理是：将氨水（入罐质量浓度20%~25%，入炉质量浓度10%-15%） 通过雾化喷射系统直接喷入分解炉合适温度区域，雾化后的氨与NOx（NO、NO2等混合物） 进行选择性非催化还原反应，将NOx 转化成无污染的N2和水。氨水喷入点的位置至关重要，当喷入点的温度过低时，脱硝反应效率会降低；当喷入点的温度过高时，氨会直接被高温氧化成N2和NO，最终也会影响脱硝反应效率[1]。因此，为了提高脱硝反应效率并实现NH3的逃逸最小化，喷入点的选择一般需要满足以下条件：1） 温度为850℃~970℃的区域；2） 在氨水喷入的位置没有火焰；3） 氨水在反应区域有足够的停留时间（1~2s）。喷氨后分解炉内发生的化学反应主要有：

该技术的脱硝效率一般为30%~60%。

2 SNCR 技术的优点

1） 该烟气脱硝技术的效率一般为30~60%；2） 系统简单，工程量小，不需要改变现有烧成系统工艺和设备设置，只需另行配置SNCR 脱硝装置即可；3） 由于不需要昂贵的催化剂和体积膨大的催化反应塔，土建工程量小，项目造价低，运行成本可根据实际情况来控制调整；4） 系统阻力小，无需考虑在现有的烧成系统中额外附加阻力；5） 系统占地面积小，需要较小的氨水储存位置，不需要占用很大的场地面积。

3 SNCR 脱硝技术的缺陷

1） 若单独使用该技术，脱硝效率达60%以上，则氨水消耗量较大，运行成本高；2） 由于需要从分解炉上部高温段喷入氨水，根据氨水喷入量的不同，会对烧成系统的热耗产生一定的影响；3） 分解炉喷入氨水后可能生成的（NH4）2SO4和NH4HSO4腐蚀和堵塞管道[2]；4） 氨的逃逸量一般为10ppm（8mg/Nm3） 左右。

4 水泥炉窑SNCR 脱硝设备的主要功能

1） 氨水卸载、储存、输送。脱硝装置设置了卸氨泵（一用一备）、氨水输送泵（一用一备） 及采用不锈钢制作的氨水储存罐体。储存罐为卧式结构，罐体装有安全阀、压力监测、氮气压力补偿、液位计、温度显示仪，配有水封装置，并设有人孔、梯子、遮阳棚。

2） 氨水计量、分配。氨水的计量和分配是脱硝系统的核心设备，计量装置的功能是测量还原剂流量、压力、温度等参数，并按照控制系统的要求向水泥炉窑提供足量的还原剂流量和压力。分配装置的功能是把经过计量的足量还原剂按照要求输送到每一个喷射器以达到脱硝的目的。

3） 还原剂喷射系统。还原剂喷射系统组件由316 不锈钢材料制造，每一组喷射器都具有还原剂和空气的接入口，以达到NOx 减排所需的流量和压力。喷射器的数量和安装位置需要根据水泥窑炉及特性、容量以及NOx 初始浓度、脱硝效率等参数进行设计选型[3]。

4） 自动运行，无人值守。脱硝装置采用独立的控制系统（PLC） 和电气系统。在电气间内设置电气柜和控制柜，柜体面板上设有人机界面（MMI），它可以提供给客户一套完整的控制系统。通过设定，可以实现自动运行，无人值守。

5） 远程监控运行状态。脱硝装置的独立控制系统中，留有通讯接口，可以通过网络与上层控制系统（水泥炉窑的集中控制系统） 进行通讯联络，可实现远程监控。

6） 氨泄漏自动报警。脱硝装置设置有氨泄漏自动报警，在现场发生轻微氨水泄露时，通过自动检测装置实现自动报警，以提醒运行人员及早检查处置，避免氨泄漏事故的扩大。

7） 氨泄漏自动喷淋。脱硝装置设置有自动喷淋装置，当发生氨水泄露事故时，该装置可以从遮阳棚上面进行自动喷淋，覆盖整个氨水罐体。

8） 远程视频监视。脱硝装置可设置远程视频监视系统。

9） 全封闭室内布置。脱硝装置采用全封闭室内（柜内）布置，充分考虑生产现场的粉尘污染和低温环境，使设备及其操作处于相对安全的环境。

10） 防爆级设计。脱硝装置内置设备部件选用防爆级设计，使整体设备的运行更加安全、可靠。

总之，我国现已明确将加强NOx 排放的控制力度，环境保护部与国家质量监督检验检疫总局与2013 年12 月27日联合发布了《水泥工业大气污染物排放标准》，SNCR 在脱硝技术中具有脱硝效率高，运行成本较低的优点，通过与低氮燃烧技术结合可获得更高的脱硝效率。