水泥行业脱硝分级燃烧+SNCR初设报告(1)(2)

2CO +2 NO → N2+ 2CO2 NH+NH → N2+H2 2H2+2NO → N2+2H2O

分级燃烧脱氮技术具有以下优点：

有效降低的NOx排放，可达到25～30％的NOx脱除率； 无运行成本，且对水泥正常生产无不利影响；

无二次污染，分级燃烧脱氮技术是一项清洁的技术，没有任何固体或液体的污染物或副产物生成； 分级燃烧脱氮技术缺点：

一次投资大，需要适当停窑周期实施改造，同时要有经验中控操作人员进行调整。 工艺流程：

分级燃烧脱氮系统主要包含：三次风管调整和改造、脱氮风管配置、C4筒下料调整、煤粉储存、输送系统、分解炉用煤粉燃烧器和相应的电器控制系统，其分解炉调整如图所示。

三次风

三次风

窑尾烟气

脱氮系统的用煤经煤粉秤精确计量后，由罗茨风机送到窑尾烟室的脱氮还原区，在脱氮还原区的合适位置均布着一套燃烧喷嘴，煤粉经燃烧喷嘴高速进入还原区内并充分分散，一方面保证了分级燃烧的脱氮效率，另一方面减少了煤粉在壁面燃烧出现结皮的负面影响。此外，根据还原区操作温度、C1出口NOx等系统参数，可及时调整脱氮用煤量。 分解炉还原区装备内容

利用分级燃烧脱氮技术对烧成系统进行改造，不改变分解炉主体结构，在分解炉烟室预留的脱氮还原区，在脱氮喷射预留孔位置设置高速喷煤嘴，煤粉在此区域内缺氧燃烧产生适量的还原气氛，与窑气中的NOx发生反应，将NOx转化成无污染的N2。三次风管入分解炉的部分抬高到适度位置。改造后整个窑尾用煤总量与改造前一致，只是将其按一定比例分成两路，一路进入分解炉，另一路进入还原区。为保证烧成系统的稳定及高效的脱氮效率，脱氮用煤系统需独立计量和控制。

2.2、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。本项目在两条线都布置了十支喷枪。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

3、氮氧化物目前排放量

根据某水泥提供的资料，水泥有限公司氮氧化物自2010年验收合格后，氮氧化物排放浓度已符合《水泥工业大气污染物排放标准》（GB4915-2004）表2规定限制要求。其氮氧化物排放现状见下表（）

水泥有限公司氮氧化物排放现状表

《水泥行业“十二五”发展规划》中指出：推进节能减排：大力实施节能减排技术改造，建立健全能源计量管理体系，推行清洁生产，降低综合能耗，减少污染物排放。着力减少二氧化碳及氮氧化物、二氧化硫等主要污染物排放。新建生产线必须配套建设效率不低于60%的烟气脱硝装置。

因此，根据水泥行业发展规划要求，＝氮氧化物排放需进行治理。

4、总体性能指标

（1）窑尾分级燃烧脱氮技术(单独使用)

窑尾分级燃烧的脱氮效率为25~30％。

（2）SNCR脱氮技术(单独使用)

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%。按不同的脱氮成本可实现氮氧化物排放≤500 mg/Nm3（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。

（3）分级燃烧和SNCR结合的脱氮集成技术

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