加快水泥工业NOx前端控制技术的研发和推广

　　当前，SNCR脱硝系统广泛应用于水泥企业，有的吨熟料氨水耗用量高达5kg，而且预热塔架相关金属构架及设备腐蚀严重。为了降低氨水耗用量，很多企业都在在挖潜分级燃烧功能。

　　水泥工业每年吃掉的工业垃圾足以显示水泥企业对环保事业做出的巨大贡献，其对生活垃圾和污泥的处理潜力也已得到充分论证，我们完全可以预见其未来在环保事业方面的更大能耐。然而，当前更要紧的是治霾。虽然没有证据说庞大的水泥工业是霾产生的罪魁祸首，但我们的生产和排放肯定对空气是有污染的。一方面是用电，属间接排放；另一方面是生产过程废气的排放，是直接性的。这两者的控制，在水泥企业，就四个字：“节能减排”。这是水泥企业减少生产过程对环境污染的重要举措，也是降低生产成本的关键，其涉及面也比较广，可以说是一个系统工程。其中，氮氧化物的减排是近年来关注的重点之一。

　　如何减排氮氧化物？国家环保部在2013年12月27日发布了最新的水泥工业大气污染物排放标准GB 4915-2013，用以替代GB 4915－2004，这是1985年该标准发布以来的第三次修订的第四版。对于氮氧化物的排放标准从原先的800mg/m3下调到400mg/m3，重点区域则执行300mg~320mg/m3的标准。2014年3月3日，《中国建材报》在第二版刊发了《环保新标倒逼水泥企业谋求绿色“突围”》，文章指出，目前我国主要脱硝技术分为：第一类是前端控制，包括：1、改变配料方案、优化工艺等； 2、低氮燃烧器；3、分级燃烧。第二类是从后端治理，主要包括：1、选择性非催化还原法（SNCR）；2、选择性催化还原法（SCR）。第三类是各种技术的组合脱硝，主要有：1、分级燃烧+SNCR;2、SNCR/SCR 联合脱硝等。研究人员认为，水泥工业NOx实现生产过程的控制——前端控制才是高水平。本文引用一些资料以佐证之。

　　中和机电燃烧器（来自《新世纪水泥导报》2018年第六期农时等合著文章）

　　2014年第一期《新世纪水泥导报》刊发了成都建筑材料工业设计研究院有限公司吴东业先生的《水泥厂选择性非催化还原技术脱硝的利与弊》一文，文章就水泥厂在采用选择性非催化还原技术脱硝时，还原剂会存在的职业健康危害，及在还原剂的生产过程会转移排放相应的有害废气进行了详细分析，以目前国内常用的5 000 t/d水泥熟料生产线为例，用液氨（或氨水）脱硝，吨熟料能耗增加1.90kg/t（熟料），增加SO2排放量45.6g/t，增加CO2排放量4 668.3g/t，增加NOx排放量19.19 g/t；用尿素脱硝，吨熟料能耗增加2.40 kg/t（熟料），增加SO2排放量57.6 g/t，增加CO2排放量7 025.2g/t，增加NOx排放量24.24g/t。作者认为，在目前的技术条件下，应优先在前端采取预防和减少NOx的产生，在后处理上即可使用较少的还原剂。建议在装备上进一步研究低NOx燃烧器、脱氮型分解炉技术，在操作上尽可能使燃料在空气过剩系数处于较低的情况下燃烧，减少局部高温区，从源头上减少NOx的形成，达到减少还原剂的用量，从而降低后处理成本和减少转移排放。这就是说，水泥工业NOx实现生产过程的控制——前端控制，是关键。

　　水泥企业是怎么考虑的呢？前文提到的《环保新标倒逼水泥企业谋求绿色“突围”》一文说，我国目前只有10%的水泥企业脱硝达标，水泥企业要想达到新标的环保达标标准最大的压力来自于脱硝方面。这是因为2013年12月27日发布了最新的水泥工业大气污染物排放标准GB 4915-2013规定，新建企业将在2014年3月1日起执行新标准，现有企业则执行原标准至2015年7月1日过渡期结束。这么长的过渡期，水泥企业有足够时间进行脱硝改造，一些企业早已行动起来。笔者用海螺水泥的做法进行说明。

　　海螺水泥认为，预分解窑采用分级燃烧脱硝技术，是水泥工业降低氮氧化物排放的重要技术路线之一。在分级燃烧脱硝技术改造设计时，既要考虑脱硝效率，又要保证生产的稳定运行，防止系统结皮和塌料现象的产生，同时，在生产调试和操作配合上也非常关键。该技术通过海螺集团数十条生产线的改造实践，总体脱硝效率在25%~45%之间，平均效率31%左右，改造后生产运行稳定。这样的认识，可从刚刚出版的《新世纪水泥导报》2014年第二期中找到。在该期杂志上，安徽海螺建材设计研究院的盛赵宝先生等联合撰写了《浅谈分解炉分级燃烧改造的设计与调试》一文。文章中，作者详细介绍了分级燃烧脱硝技术的原理：该技术是在分解炉锥部空间建立脱硝还原燃烧区，将原分解炉用煤的一部分均布到该区域内，使其缺氧燃烧以便产生CO、CH4、H2、HCN和固定碳等还原剂。这些还原剂与窑尾烟气中的NOx发生反应，将NOx还原成N2等无污染的惰性气体。此外，分解炉中的煤粉在缺氧条件下燃烧，也抑制了自身燃料型NOx产生，从而实现水泥生产过程中的NOx减排。同时，作者详细介绍了技改方案设计思路、技改实施方法和调试中的注意事项。这是一篇值得借鉴的好文章。

　　《水泥厂选择性非催化还原技术脱硝的利与弊》和《浅谈分解炉分级燃烧改造的设计与调试》两篇论文至少可以说明，水泥工业NOx实现生产过程控制的重要性。据海螺水泥的一位生产管理者说，改变配料方案、优化工艺、使用低氮燃烧器和分级燃烧技术可以称为水泥工业NOx前端控制技术，综合应用得好，能够达到水泥工业大气污染物排放标准GB4915-2013的要求。因此，有研究人员认为，相关机构应加强对后端治理技术（SNCR和SCR）的认证，是否值得大力推广？千万不能“拆东墙补西墙”，浪费人力物力，而要加快水泥工业NOx前端控制技术的研发和推广。这可是关系到生态环保和社会与企业效益的大事！