加快水泥工業(yè)NOx前端控制技術(shù)的研發(fā)和推廣

　　當(dāng)前，SNCR脫硝系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于水泥企業(yè)，有的噸熟料氨水耗用量高達(dá)5kg，而且預(yù)熱塔架相關(guān)金屬構(gòu)架及設(shè)備腐蝕嚴(yán)重。為了降低氨水耗用量，很多企業(yè)都在在挖潛分級(jí)燃燒功能。

　　水泥工業(yè)每年吃掉的工業(yè)垃圾足以顯示水泥企業(yè)對(duì)環(huán)保事業(yè)做出的巨大貢獻(xiàn)，其對(duì)生活垃圾和污泥的處理潛力也已得到充分論證，我們完全可以預(yù)見(jiàn)其未來(lái)在環(huán)保事業(yè)方面的更大能耐。然而，當(dāng)前更要緊的是治霾。雖然沒(méi)有證據(jù)說(shuō)龐大的水泥工業(yè)是霾產(chǎn)生的罪魁禍?zhǔn)?，但我們的生產(chǎn)和排放肯定對(duì)空氣是有污染的。一方面是用電，屬間接排放；另一方面是生產(chǎn)過(guò)程廢氣的排放，是直接性的。這兩者的控制，在水泥企業(yè)，就四個(gè)字：“節(jié)能減排”。這是水泥企業(yè)減少生產(chǎn)過(guò)程對(duì)環(huán)境污染的重要舉措，也是降低生產(chǎn)成本的關(guān)鍵，其涉及面也比較廣，可以說(shuō)是一個(gè)系統(tǒng)工程。其中，氮氧化物的減排是近年來(lái)關(guān)注的重點(diǎn)之一。

　　如何減排氮氧化物？國(guó)家環(huán)保部在2013年12月27日發(fā)布了最新的水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB 4915-2013，用以替代GB 4915－2004，這是1985年該標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布以來(lái)的第三次修訂的第四版。對(duì)于氮氧化物的排放標(biāo)準(zhǔn)從原先的800mg/m3下調(diào)到400mg/m3，重點(diǎn)區(qū)域則執(zhí)行300mg~320mg/m3的標(biāo)準(zhǔn)。2014年3月3日，《中國(guó)建材報(bào)》在第二版刊發(fā)了《環(huán)保新標(biāo)倒逼水泥企業(yè)謀求綠色“突圍”》，文章指出，目前我國(guó)主要脫硝技術(shù)分為：第一類是前端控制，包括：1、改變配料方案、優(yōu)化工藝等； 2、低氮燃燒器；3、分級(jí)燃燒。第二類是從后端治理，主要包括：1、選擇性非催化還原法（SNCR）；2、選擇性催化還原法（SCR）。第三類是各種技術(shù)的組合脫硝，主要有：1、分級(jí)燃燒+SNCR;2、SNCR/SCR 聯(lián)合脫硝等。研究人員認(rèn)為，水泥工業(yè)NOx實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的控制——前端控制才是高水平。本文引用一些資料以佐證之。

　　中和機(jī)電燃燒器（來(lái)自《新世紀(jì)水泥導(dǎo)報(bào)》2018年第六期農(nóng)時(shí)等合著文章）

　　2014年第一期《新世紀(jì)水泥導(dǎo)報(bào)》刊發(fā)了成都建筑材料工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司吳東業(yè)先生的《水泥廠選擇性非催化還原技術(shù)脫硝的利與弊》一文，文章就水泥廠在采用選擇性非催化還原技術(shù)脫硝時(shí)，還原劑會(huì)存在的職業(yè)健康危害，及在還原劑的生產(chǎn)過(guò)程會(huì)轉(zhuǎn)移排放相應(yīng)的有害廢氣進(jìn)行了詳細(xì)分析，以目前國(guó)內(nèi)常用的5 000 t/d水泥熟料生產(chǎn)線為例，用液氨（或氨水）脫硝，噸熟料能耗增加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；用尿素脫硝，噸熟料能耗增加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。作者認(rèn)為，在目前的技術(shù)條件下，應(yīng)優(yōu)先在前端采取預(yù)防和減少NOx的產(chǎn)生，在后處理上即可使用較少的還原劑。建議在裝備上進(jìn)一步研究低NOx燃燒器、脫氮型分解爐技術(shù)，在操作上盡可能使燃料在空氣過(guò)剩系數(shù)處于較低的情況下燃燒，減少局部高溫區(qū)，從源頭上減少NOx的形成，達(dá)到減少還原劑的用量，從而降低后處理成本和減少轉(zhuǎn)移排放。這就是說(shuō)，水泥工業(yè)NOx實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的控制——前端控制，是關(guān)鍵。

　　水泥企業(yè)是怎么考慮的呢？前文提到的《環(huán)保新標(biāo)倒逼水泥企業(yè)謀求綠色“突圍”》一文說(shuō)，我國(guó)目前只有10%的水泥企業(yè)脫硝達(dá)標(biāo)，水泥企業(yè)要想達(dá)到新標(biāo)的環(huán)保達(dá)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)最大的壓力來(lái)自于脫硝方面。這是因?yàn)?013年12月27日發(fā)布了最新的水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB 4915-2013規(guī)定，新建企業(yè)將在2014年3月1日起執(zhí)行新標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)有企業(yè)則執(zhí)行原標(biāo)準(zhǔn)至2015年7月1日過(guò)渡期結(jié)束。這么長(zhǎng)的過(guò)渡期，水泥企業(yè)有足夠時(shí)間進(jìn)行脫硝改造，一些企業(yè)早已行動(dòng)起來(lái)。筆者用海螺水泥的做法進(jìn)行說(shuō)明。

　　海螺水泥認(rèn)為，預(yù)分解窯采用分級(jí)燃燒脫硝技術(shù)，是水泥工業(yè)降低氮氧化物排放的重要技術(shù)路線之一。在分級(jí)燃燒脫硝技術(shù)改造設(shè)計(jì)時(shí)，既要考慮脫硝效率，又要保證生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行，防止系統(tǒng)結(jié)皮和塌料現(xiàn)象的產(chǎn)生，同時(shí)，在生產(chǎn)調(diào)試和操作配合上也非常關(guān)鍵。該技術(shù)通過(guò)海螺集團(tuán)數(shù)十條生產(chǎn)線的改造實(shí)踐，總體脫硝效率在25%~45%之間，平均效率31%左右，改造后生產(chǎn)運(yùn)行穩(wěn)定。這樣的認(rèn)識(shí)，可從剛剛出版的《新世紀(jì)水泥導(dǎo)報(bào)》2014年第二期中找到。在該期雜志上，安徽海螺建材設(shè)計(jì)研究院的盛趙寶先生等聯(lián)合撰寫了《淺談分解爐分級(jí)燃燒改造的設(shè)計(jì)與調(diào)試》一文。文章中，作者詳細(xì)介紹了分級(jí)燃燒脫硝技術(shù)的原理：該技術(shù)是在分解爐錐部空間建立脫硝還原燃燒區(qū)，將原分解爐用煤的一部分均布到該區(qū)域內(nèi)，使其缺氧燃燒以便產(chǎn)生CO、CH4、H2、HCN和固定碳等還原劑。這些還原劑與窯尾煙氣中的NOx發(fā)生反應(yīng)，將NOx還原成N2等無(wú)污染的惰性氣體。此外，分解爐中的煤粉在缺氧條件下燃燒，也抑制了自身燃料型NOx產(chǎn)生，從而實(shí)現(xiàn)水泥生產(chǎn)過(guò)程中的NOx減排。同時(shí)，作者詳細(xì)介紹了技改方案設(shè)計(jì)思路、技改實(shí)施方法和調(diào)試中的注意事項(xiàng)。這是一篇值得借鑒的好文章。

　　《水泥廠選擇性非催化還原技術(shù)脫硝的利與弊》和《淺談分解爐分級(jí)燃燒改造的設(shè)計(jì)與調(diào)試》兩篇論文至少可以說(shuō)明，水泥工業(yè)NOx實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程控制的重要性。據(jù)海螺水泥的一位生產(chǎn)管理者說(shuō)，改變配料方案、優(yōu)化工藝、使用低氮燃燒器和分級(jí)燃燒技術(shù)可以稱為水泥工業(yè)NOx前端控制技術(shù)，綜合應(yīng)用得好，能夠達(dá)到水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB4915-2013的要求。因此，有研究人員認(rèn)為，相關(guān)機(jī)構(gòu)應(yīng)加強(qiáng)對(duì)后端治理技術(shù)（SNCR和SCR）的認(rèn)證，是否值得大力推廣？千萬(wàn)不能“拆東墻補(bǔ)西墻”，浪費(fèi)人力物力，而要加快水泥工業(yè)NOx前端控制技術(shù)的研發(fā)和推廣。這可是關(guān)系到生態(tài)環(huán)保和社會(huì)與企業(yè)效益的大事！