水泥脱硝

水泥脱硝

水泥厂脱硝主要是脱去烟气中的NOx（氮氧化物），脱硫就是脱去烟气中的SO2（二氧化硫），这两种物质进入大气会形成酸雨，酸雨对人类的危害非常大。

水泥厂的烟气脱硝技术主要有选择催化还原法（SCR）和选择性非催化还原法（SNCR）。

选择催化还原法（SCR），脱硝效率达到95%，是目前公认最有前景的技术。用NH3作还原剂将NOx催化还原为N2；烟气中的氧气很少与NH3反应，放热量小。

选择性非催化还原法（SNCR），脱硝效率在30%～50%之间, 在高温和没有催化剂的情况下，通过烟道气流中产生的氨自由基与NOx反应；烟气中的氧参与反应，放热量大 。

一、SCR 脱硝技术 工艺原理

SCR脱硝是利用催化剂，在一定温度条件下，使烟气中的NO与还原剂氨发生还原反应，生成氮气和水，从而降低NOx的排放量，减少烟气对环境的污染。

4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O 8NH3+6NO2→7N2+12H2O

工艺介绍

液氨的供应由液氨槽车运送，利用液氨卸料压缩机将液氨由槽车输入储氨罐内，并依靠自身重力和压差将储氨罐中的液氨输送到液氨蒸发槽内蒸发为氨气，后经氨气缓冲罐，与稀释风机鼓入的稀释空气在氨/空气混合器中混合后，送达氨喷射系统。在SCR入口烟道处，喷射出的氨气和来自锅炉省煤器出口的烟气混合后进入SCR反应器，通过催化剂进行脱硝反应，最终通过出口烟道回至锅炉空预器，达到脱硝的目的。 系统组成

SCR脱硝工艺系统由氨区、脱硝区、催化剂以及其他部分组成。氨区一般包括液氨储运系统、 氨气制备和供应系统等；脱硝区一般包括氨/空气混合系统、

喷氨混合系统、SCR反应器系统等。

氨区设备主要有：液氨储罐、氨压缩机、液氨蒸发器、氨气缓冲罐、氨气稀释槽、氨监测仪等。

水泥炉窑选择性非催化还原法（SNCR）脱硝技术工艺流程

选择性非催化还原法（Selective Non-Catalytic Reduction，以下简写为SNCR）脱硝技术是在没有催化剂的条件下，在950～1050℃的温度范围内，把含氨基的还原剂（氨气或尿素）喷入水泥炉窑内，还原剂与炉窑中的氮氧化物（主要是一氧化氮和二氧化氮）发生化学反应，生成氮气和水，从而减少烟气中氮氧化物的排放。

在分解炉或炉膛的中下部喷入还原剂尿素[CO(NH2)2]或氨水(NH4OH)，在有部分氧存在的条件下，发生以下反应过程。

4NH3 + 4NO + O2 →4N2 + 6H2O (1)

温度进一步升高，则可能发生以下的反应：

4NH3 + 5O2 →4NO + 6H2O (2)

当温度低于800℃时，NH3与NO的反应速度很慢，当温度高于1100℃时反应式(2)会逐渐起主导作用，当温度高于1300℃时NH3转变为NO的趋势会变得明显。

SNCR脱氮技术

将氨水（质量浓度20%～25%）或尿素溶液（质量浓度30%～50%）通过雾化喷射系统直接喷入分解炉合适温度区域（850～1050℃）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。当反应区温度过低时，反应效率会降低；当反应区温度过高时，氨会直接被氧化成N2和NO。喷氨后炉内发生的化学反应有：

4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O 6NO+4NH3→5N2+6H2O 6NO2+8NH3→7N2+12H2O 2NO2+4NH3 +O2→ 3N2+6H2O

为了提高脱NOx的效率并实现NH3的逃逸最小化，满足以下条件：在氨水

喷入的位置没有火焰；在反应区域维持合适的温度范围（850~1050℃）在反应区域有足够的停留时间（至少0.5秒，900℃）。

SNCR（喷氨）系统主要由卸氨系统、罐区、加压泵及其控制系统、混合系统、分配与调节系统、喷雾系统等组成。其流程如下图所示：

① 卸氨系统

外购氨水运输至厂区后，通过离心泵将槽罐车内的氨水输送至氨水储罐。由于氨水易挥发，氨水储罐内的氨蒸气通过管道连接至稀释水储罐，氨蒸气可被稀释水吸收，从而达到了防止氨气泄露的隐患。

② 罐区

由于罐区的占地面积较大，根据工厂场地的实际情况，考虑将罐区布置均化库附近空地。罐区主要布置氨水储罐和稀释水储罐，氨水储罐的液位通过物位计信号传输至中控，另外储罐也自带直观液位计。罐区上方设有挡棚，四周敞开。罐区四周设有约30厘米高的混凝土围堰及排水沟，以防止氨水泄漏时向罐区四周厂区溢流扩散。

③ 加压泵及其控制系统

来自罐区的氨水和稀释水分别通过加压泵同时输送至混合系统，从而最终被输送至喷雾系统。氨水加压泵及其控制系统主要由两台螺杆泵（一用一备）、回流控制系统、压力检测系统及相应阀组组成。稀释水加压泵及其控制系统所含设备与氨水相同。整个系统布置在罐区附近，与罐区共用挡棚。

④ 混合系统

由于外购氨水浓度相对较高，主要是为了增加氨水的利用效率，需要兑水稀释。氨水和稀释水分别由两个独立管路进入混合系统，且两流体的流量可根据实际所需喷氨量进行任意浓度的调配，最终被同时输送至静态混合器内，利用静态混合器的强湍流扰动特性，将氨水与稀释水充分混合均匀。整个系统布置在罐区附近，与罐区共用挡棚。

⑤ 分配和调节系统

由于在分解炉上布置了两层喷枪，进入两层喷枪的稀氨水需要通过控制分配和调节系统上的电动调节阀来自动控制稀氨水流量分配。出混合系统的稀氨水通过管路输送至分配和调节系统，系统布置在预热器塔架钢平台上，与喷雾系统靠近布置。

⑥ 喷雾系统

喷枪是喷雾系统的核心也是整个SNCR（喷氨）系统的关键部件。为提高脱氮反应的效率，喷枪在分解炉上分两层布置：一层布置六支，另一层布置四支，所有喷枪围绕分解炉周向对称均布。整个喷雾系统都有自反馈和自动调节功能，通过在线监测C1级筒出口（或烟囱出口）NOx排放值，利用反馈系统自动调节和控制氨水喷射量，在保证脱氮效率前提下减少系统运行成本。喷枪能适应不同的稀氨水的流量，在流量变化幅度较大时也能保持优良的雾化效果。

⑦ 水电气供给

厂区管架在SNCR（喷氨）系统的罐区附近，管架上的工业水管通过分水阀即可接入稀释水罐。目前水泥生产线的压缩空气有富裕，出气压力约为0.7MPa，能够满足喷枪入口气压（0.4～0.6MPa）。因此可直接利用现场的压缩空气作为喷雾系统的气源。整个SNCR（喷氨）系统的电气柜放在窑尾预热器塔架下的电气室内。

⑧ 控制系统

SNCR 系统采用独立的PLC控制系统。能实现炉内喷氨量的自动控制，脱氮系统能跟随运行负荷变化而变化，使脱氮系统长期、可靠的安全运行。为保证系统可靠性和提高性价比，SNCR喷射系统纳入水泥生产线的DCS控制系统中。SNCR喷射系统采用一个远程I/O站，DCS系统CPU仍采用原有DCS的CPU，工作站及

系统软件也采用原有设备。 控制系统包括了就地控制柜、PLC 控制柜、接线箱。就地控制箱包括了水泵的启停、切换，报警及报警接触。PLC 控制柜对整个系统的控制，包括了对远程信号的接收、计算和传输。所有信号都能就地显示、PLC 控制柜显示和操作和远程DCS 显示和操作。 根据出口处的NOx浓度在线检测设备，当系统检测到出口浓度与设定值不符时，在自动模式时系统可以改变还原剂的喷射量使NOx浓度稳定在设定值范围内；手动模式时，在现场可直接手动调节还原剂喷射量。

⑨ SNCR主要设备与设施

采用SNCR 选择性非催化还原技术，可以减少氮氧化物排放50%～70%。按不

3同的脱氮成本可实现氮氧化物排放≤500 mg/Nm（10%氧含量/NO计）的连续控制，

满足不同阶段的环保标准的持久性适应需求。氨逃逸≤5ppm。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/ytj2.html