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1、水泥研发发新型脱脱硝技术术降低氮氮氧化物物排放我国在“十十二五”规规划中新新增了氨氨氮（NNH3）和氮氮氧化物物（NOOX）排放放的两项项大气污污染物的的约束性性指标。然然而，220111年上半半年的核核查结果果显示，NNH3和NOOX的减排排形势不不容乐观观，压力力很大。究究其原因因，环保保部认为为主要是是能源总总消耗和和工艺生生产排放放的NOOX增加过过快，燃燃煤电厂厂和水泥泥厂等脱脱硝工程程尚未大大规模开开展，淘淘汰落后后产能的的规模和和力度减减弱等原原因所致致。因为为水泥窑窑是典型型的高温温装备，加加之过去去半个多多世纪以以来，我我国落后后水泥（立立窑为主主）给人人们留下下的污染染印象
2、很很深刻，所所以现今今的水泥泥行业很很自然被被认为是是工业NNOX排放的的主要污污染源之之一。有有人说水水泥行业业NOXX排放高高达总量量的一半半，也有有人说仅仅次于燃燃煤电厂厂和汽车车尾气，排排名第三三，占总总量的220%等等。随着着近100多年来来新型干干法水泥泥大规模模淘汰取取代落后后水泥的的巨大技技术进步步，我国国新型干干法水泥泥熟料在在总产量量的占比比由6%上升到到85%以上，水水泥工业业已经发发生了翻翻天覆地地的变化化，总体体已达到到了国际际先进水水平。我我国的水水泥技术术与成套套装备在在国际市市场上已已占有440%的的份额，成成为国际际水泥行行业迅速速崛起的的新引擎擎。可以以说，
3、如如今我国国水泥工工业的人人才、技技术、装装备、管管理、环环保和创创新等综综合水平平与几十十年前有有了天壤壤之别。但但是我国国水泥工工业在公公众脑海海里的污污染印象象尚未消消除。我我国水泥泥工业环环保新形形象要树树立，尚尚需时日日，对此此我们不不仅应予予以理解解，更要要从中吸吸取教训训。对于于我国水水泥工业业粉尘（固固体颗粒粒物）、SSO2、NOOX、F和和CO22历年的的排放量量，国家家统计局局（全国国工业排排放）和和中国水水泥年鉴鉴（水泥泥工业排排放）的的数据比比较准确确。20009年年，我国国工业NNOX排放约约15330万吨吨，其中中水泥工工业为887万吨吨，占总总量的66%，相相当于
4、每每吨熟料料排放00.833kgNNOX。环保保部规划划研究院院的资料料显示，220100年全国国工业NNOX排放总总量为117000万吨，比比20009年增增长100%，其其中火力力发电占占40%，固定定源工业业燃烧（工工业锅炉炉、窑炉炉、烧结结机、水水泥窑等等）占330%，移移动源汽汽车尾气气等占330%。根据据中国建建材科研研总院和和合肥水水泥研究究设计院院20009年对对我国99条2550050000t/d水泥泥熟料生生产线NNOX排放的的实测数数据显示示，其最最低的是是3777mg/m3（标），最最高的是是16220mgg/m33（标）。综综合分析析的初步步结论是是现今我我国5500
5、00t/dd、25500tt/d和和15500tt/d新新型干法法水泥窑窑的NOOX排放分分别为6600mmg/mm3（标）、111000mg/m3（标）和和16000mgg/m33（标），全全国加权权平均值值不超过过8000mg/m3（标）。因为为新型干干法水泥泥窑的熟熟料热耗耗比落后后窑节省省了300%660%，单单位熟料料的废气气量相应应减少，加加之又有有约600%左右右的煤改改在温度度较低的的分解炉炉中燃烧烧，只有有40%的煤在在窑头高高温燃烧烧，因而而使NOOX的生生成量又又有较大大幅度的的下降，最最终导致致单位熟熟料的NNOX排排放大幅幅减少。如果果我们选选取全国国水泥窑窑NOXX
6、实际排排放浓度度加权平平均为7700mmg/mm3（标），单单位水泥泥熟料的的废气量量为18800mm3（标）/t熟料料，计算算可得单单位熟料料的实际际NOXX排放为为1.226kgg/t熟熟料。220099年，我我国水泥泥熟料产产量是110.11亿吨，即即水泥工工业NOOX排放量量为1227万吨吨。然而而实际的的统计数数据是887万吨吨，造成成这样差差别可能能有两个个原因，一一是统计计不完全全，漏报报或少报报；二是是选取的的加权平平均值7700mmg/mm3（标）偏偏大，实实际情况况或许小小于7000mgg/m33（标）。所所以如果果有人质质疑水泥泥工业220099年NOOX排放量量的统计计
7、数据887万吨吨偏少的的话，那那么其调调整后可可能的最最大值也也不会超超过1227万吨吨。我国国现行的的水泥工工业环保保标准（GGB49915-20004）对对NOXX排放限限值是8800mmg/mm3（标），即即2.44kg/t熟料料，尚未未实施的的HJ/TXXX清洁洁生产标标准水泥泥行业（草草案）中中规定，一一、二、三三级分别别是0.8kgg、2.0kgg、3.0kggNOXX/t熟熟料，相相当于2240mmg/mm3（标）、6600mmg/mm3（标）、9900mmg/mm3（标）。显显然新型型干法水水泥熟料料生产线线现在多多数已接接近或低低于8000mgg/m33（标）的的规定，只只是
8、某些些早年建建设的115000t/dd以下的的新型干干法水泥泥窑的NNOX排放会会高达114000mg/m3（标）左左右，而而这类窑窑本身已已属待改改造或淘淘汰之列列。此外外，如果果按2.4kgg/tNNOX熟料计计，因新新型干法法水泥窑窑的熟料料单位废废气排放放量已由由原先制制定GBB49115-220044标准时时所采用用的30000mm3（标）/t熟料料大幅降降低到了了18000220000m3（标）/t熟料料，即使使在8000mgg/m33（标）的的条件下下，其实实际的NNOX排放相相应地已已降到11.6kkg/tt熟料左左右，可可以满足足2.44kg/t熟料料的现行行环保限限额。所所
9、以在继继续实施施GB449155-20004环环保标准准的情况况下，很很难想象象有多少少水泥企企业会主主动提高高排放标标准而专专门新增增脱硝装装备。除除非是在在一些经经济发达达地区，因因国家区区域性重重点硫氮氮排放控控制措施施的特殊殊要求，有有些水泥泥企业才才有可能能会考虑虑增设脱脱硝设施施。自上上世纪660年代代开始，鉴鉴于当时时水泥厂厂的粉尘尘污染十十分严重重，有关关部门向向一些水水泥厂每每年收取取一定的的排尘费费。然而而10多多年来新新型干法法水泥彻彻底颠覆覆了立窑窑水泥的的排污形形象之后后，许多多新型干干法生产产线的粉粉尘和SSO2排放已已远低于于国标规规定。但但由于历历史和现现实的各
10、各种因素素及长期期养成的的收交排排尘费的的“习惯惯”，许许多水泥泥厂出于于各种考考虑，始始终继续续交纳“排排污费”。如如此这般般，许多多运营管管理和排排放都不不错的新新型干法法水泥企企业依然然按惯例例交费，这这无形中中成为其其NOXX超标排排放的“口口实”。20010年年年底，工工业和信信息化部部关于于水泥产产业节能能减排的的指导意意见中中提出，到到20115年年年底，全全国水泥泥工业的的NOXX排放量量要比220099年减少少25%，颗粒粒物排放放要减少少50%。按照照该指导导意见及及我国水水泥生产产发展趋趋势的预预测，220155年水泥泥工业的的颗粒物物排放将将由20009年年的3558万
11、吨吨降到1179万万吨，相相当于00.7550.82kkg/tt水泥或或1.11511.266kg/t熟料料或57766629mmg/mm3（标）。至于于20115年水水泥工业业NOXX排放要要由20009年年的877万吨减减少到665万吨吨，相当当于0.420.445kgg/t熟熟料或22332555mg/m3（标）的的问题。根根据现已已掌握的的各种脱脱硝技术术，NOOX排放55年之内内要从现现今的全全国平均均7000mg/m3（标）降降到2550mgg/m33（标），时时间紧迫迫，这就就需要水水泥行业业立刻修修订现有有的NOOX排放标标准；加加紧研发发效率高高又经济济实用的的新型脱脱硝技术
12、术等。这这其中许许多基础础性的工工作是不不能“跨跨越”的的，必须须扎实地地做好才才能保障障目标实实现。欧洲水泥泥工业脱脱硝应用用介绍来源：中中国水泥泥网信息息中心 发布布日期：20111-111-110核心提示示：在第第四届（220111）中国国水泥环环保大会会上，瑞瑞典Peetroo Miilloo公司副副总裁BBenggt-AAke-Helllmaanssson为为我们带带来了欧欧洲水泥泥工业脱脱硝应用用介绍的的的主主题报告告，报告告从欧洲洲水泥工工业现状状开始，包包括生产产技术和和欧洲水水泥行业业的脱硝硝现状，还还介绍了了欧盟关关于NOOx排放放的相关关规范和和欧洲水水泥工业业脱硝未未来
13、的发发展趋势势，另外外着重介介绍了SSNCRR工艺，指指出西欧欧大部分分水泥厂厂都配备备了SNNCR系系统，并并配以具具体案例例介绍欧欧洲水泥泥工业脱脱硝的经经验和应应用，对对比氨水水和尿素素两种还还原剂达达到的NNOx去去除率，最最后得出出结论：使用氨氨水的SSNCRR技术能能够满足足最严格格的NOOx的降降低需求求。 瑞典Peetroo Miilloo公司副副总裁BBenggt-AAke-Helllmaanssson1. 欧洲洲水泥工工业现状状生生产技术术：在欧洲洲水泥生生产能力力一般从从10000到555000t/dd，有不不同的技技术类别别，包括括：预热热器，预预分解窑窑，立波波尔窑和
14、和长转窑窑。根据PPetrro MMilllo公司司的经验验，SNNCR脱脱硝技术术同时适适用于干干法和湿湿法。行业脱脱硝现状状：20009年，在在欧洲有有2833条水泥泥生产线线。西欧欧大部分分水泥厂厂都配备备SNCCR系统统。东欧欧也有550家配配备了SSNCRR系统。Peetroo Miilloo公司在在20年年前安装装了第一一套SNNCR系系统，所所以在SSNCRR有着丰丰富的经经验。在欧欧洲，目目前仅有有一套水水泥SCCR系统统，在德德国。2.欧盟关关于NOOx排放放的相关关规范以非非废弃物物作为燃燃料的水水泥厂的的欧盟指指令工厂采采用干法法（带余余热回收收）的要要求是112000m
15、g/Nm33每244小时的的平均值值。工厂采采用半干干法的是是15000mgg/Nmm3每244小时的的平均值值。工厂采采用湿法法和干法法（不带带废热回回收）的的是18800mmg/NNm3每244小时的的平均值值。20000/776/EEU以废废物焚烧烧水泥厂厂的欧盟盟指令使用用40%以下废废物作燃燃料的现现有工厂厂是8000mgg/Nmm3每244小时的的平均值值。使用440%以以下废物物作燃料料的新建建工厂是是5000mg/Nm33每244小时的的平均值值。使用超超过400%以上上废物作作燃料的的工厂，局局部地区区更严格格规定224小时时的平均均值是2200mmg/NNm3，在德德国可以
16、以看到。使用废物的典型类型：轮胎，塑料绒毛，废油，动物脂肪，生活垃圾和木材。未来来的趋势势长长转窑应应采用8800 mg/Nm33，预热热器和预预分解窑窑应采用用5000 mgg/Nmm3，局部部更严格格的法规规是2000 mmg/NNm3。3. 水水泥厂SSNCRR工艺SNNCR采采用两种种不同还还原剂，两两种还原原剂对比比：氨水水比较适适宜，因因为氨水水反应更更直接，有有着高效效的去除除率，较较低氨逃逃逸和较较高的化化学反应应效率。尿素相比与氨水，反应更复杂，会形成笑气(温室气体），较低的去除率，较高的氨逃逸和较高的CO形成。温度度的影响响4. 使用用尿素或或氨水能能达到的的NOxx去除率
17、率PPetrro MMilllo公司司用过去去多年在在25家家水泥厂厂的应用用经验得得出：SNNCR用用氨水可可达到770-990%的的NOxx去除率率；SNCCR用尿尿素可达达到300-400%的NNOx去除率率；SNCCR用氨氨水可达达到600-855%的化化学效率率；SNCCR用尿尿素可达达到200-400%的化化学效率率。5.费用对对比-举举例400%的尿尿素和225%的的氨水的的使用耗耗量评估估还原剂 去除率 每年耗量量（吨） 预计成本本（年）尿素400% 25% 31688 欧元 5506,8800.000 尿素400% 55% 75244 欧元 11,2003,8840.00 氨
18、水 225% 25% 10299 欧元1664,5586.24 氨水 225% 55% 24244 欧元 3387,8788.400 去除率 节约的成成本（年年） 25% 欧元3442,2293.76 55% 欧元8115,9961.60 6. 脱硝硝技术选选择结论：使用氨氨水的SSNCRR技术能能够满足足最严格格的NOOx的降降低需求求， SSCR投投资和运运营成本本过高，全全球范围围内仅仅仅有少量量的安装装。 编编者注：国内专专家称，出出于安全全考虑，国国内用氨氨水受严严格限制制。台泥英德德公司总总工程师师曹国川川就降低低NOxx排放的的实践发发表了专专题发言言。一、前言言原料料、燃料料及
19、烧成成温度等等都会影影响氮氧氧化物的的产生。燃烧温度度与NOO、NOO2生成成量之关关系二、基本本技术理理念目前前De NOxx技术约约有下列列三种：（11）采用用低NOOx燃烧烧器。改善善一次空空气流量量或速度度来减少少NOxx产生，但但因熟料料制程114500的高温温需求及及燃烧控控制的难难度，影影响其效效果。（22）采用用多段燃燃烧。富燃燃缺氧方方式来减减少NOOx产生生，虽欧欧洲有部部份较成成功的实实例，减减量效率率小于330%。（33）采用用选择性性非触媒媒还原法法（SNNCR）（如如）为为目前稳稳定有效效降低氮氮氧化物物产生的的方法。图二二三、选择择性非触触媒还原原法SNNCR（S
20、Seleectiive Nonn - Cattalyyticc Reeducctioon ）（一一）、SSNCRR技术概概念1、利利用氨（NNH3）或或尿素（CCO（NNH2）22）以降降低氮氧氧化物含含量。2、无无论氨或或尿素，皆皆必须喷喷射于9900 111000 之温度度范围内内，才能能使氮氧氧化物还还原为氮氮气（NN2），因因氨之搬搬运及储储存有溢溢漏至大大气之虞虞，选用用以尿素素为反应应药剂为为较佳之之选择。（二二）、在在不添加加催化剂剂之情形形下将氨氨（NHH3）或或尿素（CCO（NNH2）22）等还还原剂均均匀喷入入炉内使使废气中中之氮氧氧化物还还原成氮氮气后再再排入大大气。SN
21、NCR主主要反应应如下：2NNO + COO（NHH2）22十（11/2）002 2N22十2HH20+C022（三三）、影影响SNNCR效效率之因因素：（11）反应应温度范范围：宜宜在900011000之间。（22）滞留留时间较较长，反反应效果果较佳。（33）NOOx浓度度水平：浓度越越低，碰碰撞反应应之机率率则越低低。（四四）、使使用尿素素作药剂剂可能产产生之负负面影响响如下（11）增加加C022及COO气体排排放，其其中C002属于于温室效效应气体体，COO则是另另一空气气污染源源。（22）尿素素储存容容易结硬硬。（33）熟料料生产成成本的增增加。四、SSNCRR设备作作业流程程各种不不
22、同还原原剂使用用特性比比较五、安装装施工及及试车1、在在安装上上述设备备之前：供货货商即来来厂收集集温度分分布数据据，并利利用停窑窑期间，进进行喷嘴嘴位置挖挖孔安装装喷嘴管管座，为为因应找找寻最佳佳喷药点点，故而而多挖数数孔备用用，工程程费用约约48万万元人民民币，工工期约11.5个个月。2、PPH喷嘴嘴安装示示意图如如所示示。图三三3、试试车重点点：在对对预先备备妥之各各喷嘴位位置试喷喷药剂，调调整稀释释水 量量、压缩缩空气量量，以寻寻找最佳佳参数及及喷药点点。SNCRR添加尿尿素测试试结果六、SSNCRR设备对对烧成系系统影响响根据据我司安安装施工工至试车车后之经经验，预预期SNNCR将将
23、对旋窑窑烧成系系统各方方面产生生下述影影响：1、每每公斤熟熟料增加加耗热113.888Kccal。2、每每吨熟料料生产成成本将增增加人民民币4.5元 。3、结结皮增加加：喷入入之水与与料粒混混合，影影响旋窑窑通风，降降低产量量。4、增增加人力力：喷嘴嘴长期受受高温烧烧烤易损损坏。5、操操作控制制与氢氧氧化物排排放监测测联机，会会有68分钟钟延迟，其其反应时时间较长长，线性性控制不不易，影影响减量量效率。6、尿尿素溶液液泡制时时，溶解解加热时时间过长长，即每每泡一桶桶尿素溶溶液并加加温至440须100小时7、人人工维修修费用增增加：须须增加人人工清理理喷嘴及及泡制尿尿素溶液液。尿素素溶液及及稀释
24、水水会增加加排风机机负荷，影影响旋窑窑产能。七、建议议SNNCR方方法于实实际运用用时尚有有许多缺缺失尚待待克服，除除投资费费用高外外，操作作成本亦亦十分庞庞大。因因此，我我司提出出两点建建议如下下：1、对对使用之之尿素，参参照农用用肥料予予以补助助，以降降低业者者庞大负负担。2、对对设有氮氮氧化物物减量设设备之厂厂商征收收空污费费时应予予优惠，以以鼓励业业者投资资设备之之意愿。附：强化化悬浮预预热机（RRSP）加加热过程程中控制制低量氮氮氧化物物（NOOx）排排放标准准附列列草图“降降低NOOx 排排放之基基本概念念（Geenerral Connceppt FFor Loww NOOx RR
25、SP）” 对本工工程提供供较广泛泛系统设设计的细细节。通常常在RSSP 系系统中，SSC炉的的过量空空气大约约是正常常及稳定定操作状状态下流流率的11. 005 至至1. 10之之间。此外外，在进进入MCC 炉入入口之前前，供应应SC 炉的燃燃料有880% 会燃烧烧，剩余余20% 尚未未燃烧的的燃料在在dennoxaatioon ZZonee（在MMC 炉炉较低的的地方）将将产生CCO 或或没燃烧烧的炭来来协助控控制NOOx 排排放标准准。然而而在实际际操作方方面，必必须在过过量空气气及产生生CO 之间取取得平衡衡，以兔兔影响热热消耗。另一一方面因因为存在在生料或或燃料中中的挥发发性物质质，在
26、高高CO 的状态态下可能能发生挥挥发性物物质液化化後沉积积的现象象，换句句话说，想想像不到到的结皮皮麻烦在在预热带带（prrecaalciinattionn Zoone） 也可能能发生。为了了保持加加热过程程（pyyropproccesss） 的的安定性性能，本本方案采采用了下下列特殊殊的系统统设计1. 为了了控制耗耗热并使使未燃烧烧的碳或或CO 达到完完全燃烧烧2. 为了了达到降降低NOOx 排排放，除除了对锻锻烧炉的的正常入入料点（ffeedd poointt）之外外，生料料进料被被分成三三部分进进料，AA 点、BB 点、CC 点。3. 在RRSP. 窑系系统减少少NOxx 排放放的效果果
27、4. 按按步骤操操作。调调整到 NOxx 排放放标准以以下依照照下表叙叙述，按按标准步步骤操作作，调整整来获得得需要NNOx排排放标准准（aa）标准准步骤11藉由由调整从从熟料冷冷却机来来三次空空气量，将将在锻烧烧炉（SS.C）的的空气比比设定在在0.995，但但是须特特别注意意02/CO 的值，特特别是在在最底阶阶旋风筒筒的出口口处。（bb）标准准步骤22藉由由调整从从熟料冷冷却机来来三次空空气量，设设定在锻锻烧炉（SS.C）的的空气比比为0.90。然而而，在锻锻烧炉（SS.C）内内燃料的的燃烧空空气应该该不是很很充足，为为了使燃燃料在上上昇管中中充分燃燃烧，大大约100% 的的三次空空气，
28、经经由分枝枝导管送送至混烧烧室（MMC）的的出口处处（如图图B点）。这这样的安安排应该该可以提提供在SS.C 炉内燃燃烧所需需的0. 955 11. 000 空空气比。（c）标标准步骤骤3继续续步骤11 和22 之前前调整的的叙述，将将藉由调调节由燃燃料冷却却机来的的三次空空气量在在锻烧炉炉（S.C）的的空气比比率设定定为0.800.885 。在这这个情形形亦是一一样，即即在S.C 炉炉内的燃燃料空气气应该不不是很充充足为了了使得在在上昇导导管的燃燃料可以以完成燃燃烧，大大约200% 的的三次空空气被送送至混烧烧室的出出口处，这这样的安安排应该该可以提提供S.C炉内内燃烧所所须的00.9551
29、.00的的空气比比。然而而，如果果这里有有一项限限制的话话，即在在锻烧炉炉（S.C）为为了减少少空气因因素，而而增加SSC 炉炉出口的的未燃烧烧燃料量量，甚至至是在此此种空气气比之下下，这就就可能导导致结皮皮问题，生生料的脱脱酸率不不足情形形。为了了避免上上述问题题，部份份生料（220330%）从从4级旋旋风筒分分料至锻锻烧炉（SS.C）出出口导管管（如图图A 点点）和设设置在混混烧室出出口特别别的分枝枝导管上上（如图图B点）。（dd）标准准步骤44假如如操作调调节上从从步骤113 无法达达成需要要NOxx 排放放标准低低於3550pppm，那那麽藉由由调整从从熟料冷冷却机来来的三次次空气量量
30、。将锻锻烧炉（SSC）空空气比设设定为00.755 ，为为了使燃燃料在锻锻烧炉（SS.C）完完全燃烧烧，将大大约300% 的的三次空空气分送送至混烧烧室的出出口，这这样的安安排将可可以提供供在锻烧烧炉（SS.C）内内燃烧所所须0. 955 11. 000 的的总空气气比。然而而，如果果这里有有一项限限制的话话，即在在锻烧炉炉（s.C）内内为减少少空气因因素，因因而增加加SC 炉出口口未燃烧烧燃料量量，这将将导致结结皮问题题或是生生料脱酸酸率不足足情形。为了了避免上上述问题题，部份份生料（220330%）从从4级旋旋风筒转转移至锻锻烧炉（SS.C）出出口导管管（如图图A 点点）和设设置在混混烧室出出口特别别的分枝枝导管（如如图B点点）（ee）标准准步骤55标准准步骤的的调整提提供较多多的弹性性来获得得比3550pppm 更更低的排排放量，在在这项调调整步骤骤，我们们建议将将3 级级旋风筒筒来的生生料分料料10%到入SSB 炉炉的三次次空气管管上（如如图C 点）。并且且在锻烧烧炉（SS.C）保保持空气气比0.75，以以及将330%从从熟料冷冷却机来来的三次次空气通通至燃烧烧室（MMC）的的出口处处。此外外，从44 级旋旋风筒分分料至锻锻烧炉（SS.C）出出口（如如图A 点）及及至特殊殊分枝导导管（如如图B点点），其其分料比比率均与与标准步步骤4 相同。