干法水泥熟料生产线SNCR脱硝技术
摘 要：选择性非催化还原（SNCR）脱除NOx技术是把含有NHx基的还原剂（如氨气、氨水或者尿素等）喷入炉膛温度为850～1100℃的区域，与 NOx发生还原反应生成N2和水。本装置通过开发数学模型来合理设置自动调整氨水浓度及氨水和压送空气流量系统、设计多层可封堵喷入口的伸缩式双流体微孔喷枪系统，大幅提高脱硝效率，脱硝效率可达75%以上。
关键词：SNCR；催化；还原；氨水
中图分类号：TQ172.6 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）22-0142-02
Abstract： Selective non-catalytic reduction（SNCR）NOx removal technology involves injecting NHx-based reductants（such as ammonia， ammonia or urea）into the furnace at a temperature of 850～1，100℃， which reacts with NOx to form N2 and water. Through the development of mathematical model， the automatic adjustment of ammonia concentration and ammonia water and pressure air flow system are set up， and the telescopic two-fluid micro-hole lance system is designed， which can block the inlet of spray. The denitrification efficiency is greatly improved， and the denitrification efficiency can reach more than 75%.
Keywords： SNCR； catalytic； reduction； ammonia water
引言
“十二五”期間，国家将加大对氮氧化物的排放控制。“十二五”期间我国氮氧化物排放总量要达到减排10%的目标。这就需要加大对电力、水泥、冶金等行业产生的氮氧化物进行控制。水泥行业氮氧化物的排放量占全国工业排放总量的15%左右，已是居火力发电、汽车尾气之后的第三大氮氧化物排放大户。工信部582号文件关于水泥工业节能减排的指导意见，提出了具体的量化目标：到“十二五”末，氮氧化物在2009年的基础上降低25%。同时指出，新建或改扩建水泥（孰料）生产线项目必须配置脱硝装置。且脱硝效率不低于60%。因此，探讨水泥行业最佳可行的脱硝技术显得尤为迫切。
毫无疑问，“十二五”期间水泥行业将成为我国氮氧化物控制重点领域。随后国家环境保护部先后发布了《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-2011）、《水泥工业大气污染物排放标准》（GB4915-2013）及《锅炉大气污染物排放标准》（征求意见稿），其中《水泥工业大气污染物排放标准》自2014年3月1日起实施，并规定水泥工业中大气污染物氮氧化物的排放浓度限值为400mg/Nm3，重点地区企业水泥工业大气污染物氮氧化物的排放浓度限值为300mg/Nm3，水泥工业大气污染物的治理工作已经迫在眉睫。
1 工作原理
还原NOx的主要方程式为：
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O
2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O
SO2+1/2O2→SO3
这个反应只在很狭窄的温度范围内（850-1100℃）进
行，此时的反应就是选择性非催化还原反应（SNCR）的温度范围。
2 系统组成
SNCR脱硝装置主要包括还原剂接收及储存单元、还原剂喷射单元、PLC控制单元等。
2.1 还原剂接收及储存单元
氨水接收系统的功能是将氨水从运输罐车接收并输送到储存系统中存储，本套系统为接收系统配置一台氨水接收泵，并配一套手动控制阀组，现场接收泵启动控制柜。
氨水储藏区内主要安置设备为氨水储藏罐。氨水储罐的液位通过液位计与控制系统相联，另外储罐配备就地液位计便于观察。氨水储罐上方设置防雨棚，四周开放，保证氨区安全；四周设计90cm高的围挡以及排水沟以防止氨区废液扩散。一般情况下，氨罐存储量要保证系统满负荷脱硝运行5天的量。
2.2 还原剂稀释计量单元
当分解炉里的NOx浓度发生变化时，喷射在炉膛里的还原剂（氨水）量也会发生变化，这就直接影响到喷射器里的流量也会发生突变。一旦喷射单元里的流量发生较大变化，就会导致炉膛里的雾化效果，进而导致氮氧化物的去除效率，同时也会影响到氨的逃逸率。
2.3 还原剂喷射单元
首先，按一定浓度比例进行还原剂（氨水）配制，然后将配置好的液体输送到各层喷射区，各喷射区通过气体压力控制系统对喷射液体进行控制，采用可伸缩喷枪进行距离调节驱动推进。系统所需的雾化介质采用压缩空气。
每只喷射器都含有气动的喷枪移动装置，实现自动推进和退出喷射器动作。推进器的位置信号接到SNCR控制系统上，与开/停压缩空气和开/停氨水泵动作联动，实现整个SNCR系统的喷枪自动运行。喷枪配置就地控制柜，可以直接就地操作控制喷枪进行检修和维护，同时实现SNCR自控系统的远方程控操作，并显示设备实际工作状态信号。一个就地控制柜可以控制多个喷射器，每个喷射点的喷枪可单独进退。
喷枪是喷雾系统的核心也是整个SNCR系统的重要组成部件。在分解炉的鹅颈管上升段布置4支喷枪，在分解炉中部布置6支喷枪，喷枪沿分解炉圆周方向均匀分布，整个喷雾系统拥有自反馈和自动调节功能，通过监测烟囱出口的氮氧化物的排放量，利用反馈调节系统来控制喷射氨水的量，在保证脱硝效率的情况下进行有效控制。
2.4 PLC控制系统
SNCR脱销单元采用全新的PLC控制系统，能实现炉膛内部所需还原剂量的自动调控，整个单元能跟随负荷改变而发生改变，使脱销单元长期，稳定运行。整個控制系统包括接地控制柜、PLC控制柜、数据线。接地控制柜包括了水泵的启停、切换。PLC控制柜对脱销单元进行必要的调控，包括对远程数据的输入、整理和输出。PLC根据出口处氮氧化物的浓度的监测浓度在自动模式下系统根据实际测定值与设定值来调节还原剂的用量来保证出口处氮氧化物的含量。系统也可以无扰切换为手动模式来现场就地手动调节还原剂的喷射量。
2.5 事故处理系统
氨水储存区域设置清水罐、氨气检测仪、喷淋水泵及喷淋系统，用于氨（氨气）泄漏时的事故喷淋；设置一套氨气泄漏在线监测仪，当氨水储罐内氨气出现泄漏可能发生危险时，检测仪发出报警，并启动事故喷淋泵，喷射清水吸收氨气；设置废液地坑，当需要将氨水储罐排空时将氨水排入废液地坑，待储罐检修完成后再由废液泵将废液地坑内氨水输送回氨水储罐。
3 主要性能指标
（1）最小脱硝效率>75%
（2）NOx排放浓度（mg/Nm3）<240
（3）氨逃逸率（ppm）7-8
（4）SNCR系统运行时，氨逃逸浓度满足《恶臭污染物排放标准》（GB14554-93）要求（实际排放浓度约相当于国家标准的1%）。
（5）设计设备运行噪音小于85dB（A），保证噪声不会对周边环境构成危害。
4 结束语
本脱硝装置采用多种新型技术相结合的方法，脱硝装置集合了传统脱硝装置的优点，克服脱硝效率低、氨逃逸率高的缺点。由于采用可伸缩式双流体微孔喷枪，具有雾化强度大、氨逃逸率低、使用寿命长等特点，使脱硝装置增加了使用的适应性，提高了脱硝效率。本产品脱硝后的气体含NOx浓度完全能达到国家新的环保排放标准要求，脱硝效率高达75%。
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