國發【2011】26號文件即《國務院關于印發“十二五”節能減排綜合性工作方案的通知》明確指出：“十二五”期間，全國氮氧化物排放量比“十一五”削減10%。眾所周知，在生產水泥熟料的過程中，氮氧化物的排放量相當巨大，截止到2011年底，我國在役新型干法水泥生產能力為25.94億噸，生產線1513條;2012年全國新增水泥生產線98條，新增新型干法熟料產能1.315億噸，折合水泥產能2.087億噸，占總新型干法熟料產能的8.14%(數據來源于中國水泥協會、中國水泥網)，是繼火電、機動車尾氣之后的第三大排放源，嚴重危害生態環境和人體健康。為此，水泥脫硝義不容辭，刻不容緩。

目前，水泥窯爐SNCR技術原理都是一樣的，只是還原劑選用不同，分別為液氨、氨水和尿素。液氨屬于重大危險源，安全方面需要考慮的問題非常多，一般水泥企業不會采用;尿素相對容易儲存，但尿素本身不能參加脫硝反應，只能將尿素熱解或者電解成氨才能起作用，轉化需要消耗大量的能量，初始投資成本相對比較高，運行成本也隨之增加;氨水不屬于重大危險源，采購、運輸和儲存相對比較方便，所以絕大多數企業選擇使用氨水作為還原劑，濃度一般為20%。

1、SNCR技術脫硝原理

在800～1100℃范圍內，采用氨水作為還原劑，在分解爐內或一定位置還原劑與NOx進行反應，將NOx轉化成無污染的N2和H2O，SNCR技術不需要催化劑。

還原NOX的主要反應為：

8NH3+6NO+3O2→7N2↑+12H2O

當溫度高于1100℃時，NH3則會被氧化為NO，即:4NH3+5O2→4NO↑+6 H2O該反應會增加氨水的耗量，提高運行成本，在設計時要充分考慮并于避免。

2、SNCR技術脫硝工藝流程

很多企業都在使用該工藝路線圖，但很少有企業真正清楚該工藝路線!真正了解爐內流場的分布!真正懂得各種物料的配比!而且好多企業為拿到項目不斷的降低配置，致使系統運行不穩定，效率無法保證。

3、SNCR技術脫硝工藝組成

SNCR技術脫硝工藝組成包括氨水儲存模塊、除鹽水儲存模塊、分配計量模塊、噴射模塊、系統保護模塊和供電控制模塊。

還原劑氨水通過車輛運輸并裝載入氨水儲存罐，通過循環輸送泵在混合器中與除鹽水混合，根據設定的參數和系統反饋信號，氨水溶液經混合后進入噴射系統，在噴槍內與壓縮空氣混合，霧化后噴入爐膛內。使之與煙氣中的NOx反應，并將其還原成氮氣和水。

公司在四川某水泥廠4000t/d生產線上實施了SNCR煙氣脫硝技術，于2012年12月完成系統調試并投入運行。從調試過程中DCS顯示的數據以及后期的環保檢測來看，系統運行正常，性能滿足設計要求。

1)、系統的設計參數

2)、項目中設備的配置

氨水儲存罐采用不銹鋼材質，氨水輸送系統中的泵、閥門、管道全部采用不銹鋼材質。為了保證系統的正常穩定運行，專門設置了冷卻風系統。氨區的設備布置和冷卻風布置如下圖：

根據現場實際以及計算機模擬的結果，在分解爐中上部以及鵝頸的入口分別設置了一層噴槍，每層布置六支噴槍，噴槍各部件均采用不銹鋼材料制造，噴嘴頭材質為哈氏合金，噴槍其它部分為316L材質，套管采用310材質。整個噴槍選材充分考慮其耐高溫、耐腐蝕、耐磨蝕等要求。本項目中選用的噴槍安裝圖和噴霧試驗情況如圖所示：

經過設備單體調試和聯動試驗，系統控制系統指令正確，各個設備運轉正常，DCS顯示的數據如下：

(注：熱態運行的氨水濃度為17%，在實際使用過程中先期稀釋成15%的氨水。)

經過六個月連續運行，當地環保部門對SNCR脫硝系統進行了效率測試，檢測數據如下：

由以上數據可以看出，脫硝效率達到甚至超過了設計值，說明SNCR技術在水泥窯脫硝項目中是完全可行的。總結項目執行過程中的經驗，本人以為以下幾點值得重點關注：

1)、需要搞清楚爐內流場的分布情況

在項目執行以前，公司就根據分解爐的結構特點，結合窯爐物料的配比、風的用量以及投煤燃燒情況對窯爐的流場分布情況進行了CFD模擬，確定爐膛原始流場的分布和NOX分布情況。

2)、氨水噴入位置的選擇

新型干法水泥窯爐SNCR技術脫硝的噴氨位置一般都在分解爐上，即在分解爐找一個合適的溫度區域噴入氨水。從SNCR技術脫硝原理可以看出，在800～1100℃范圍內NOX被還原成了氮氣，溫度過低則反應速度明顯下降，會造成大量的氨逃逸;溫度過高氨會被氧化成了NO，又會增加氨的消耗，造成脫硝成本升高。同時，了解了原始流場情況、NOX分布情況和窯爐的溫度情況，就可以布置噴槍位置了。

噴槍布置過程中應注意以下幾個問題：

a) 噴槍必須布置在溫度介于800～1100℃區域，而且反應必須有足夠的時間;

b) 選擇合適噴槍形式并合理布置;

c) 氨和NOX必須充分混合。

這個問題是SNCR技術脫硝系統中至關重要的，因為這些問題不僅僅就是這些問題!這些問題直接關系到脫硝的效率、氨的耗量和逃逸問題等等。

這樣，經過反復校核，最終得出的流場分布情況如下：

3)、氨水的儲存問題

氨水是氨氣的水溶液，是一種無色透明液體，有強烈刺鼻氣味，呈弱堿性，具有一定的腐蝕作用，碳化氨水的腐蝕性更加嚴重，對銅的腐蝕比較強，鋼鐵比較差，對水泥腐蝕不大，對木材也有一定腐蝕作用。氨水易揮發出氨氣，隨溫度升高和放置時間延長而增加揮發率，且隨濃度的增大揮發量增加。氨水易分解放出氨氣，溫度越高，分解速度越快，可形成爆炸性氣氛;若遇高熱，容器內壓增大，有開裂和爆炸的危險。

由于氨水在空氣中存放會揮發，吸收二氧化碳后又會生成碳銨(即

2NH3·H2O+CO2=(NH4)2CO3+H2O)，兩者都不利于SNCR技術的實行，因此氨水儲罐的設計細節就得考慮仔細。

由于氨分解可能形成爆炸性氣氛(爆炸極限為16%~25%)，應該注意氨水儲

罐泄壓和有效容積問題，必要時考慮裝備冷卻系統。全國多次發生氨水儲罐補焊爆炸的案例：如1993年某化肥廠氨水儲罐拆卸過程中發生爆炸;2012年某企業因為對氨水儲罐進行補焊發生爆炸等等。

4)、控制系統

單獨就SNCR技術脫硝系統而言，系統控制的點數不是很多，PLC控制就足夠了。

目前新型干法窯水泥企業都采用DCS控制系統，配備工程師站和足夠的操作員站，如果系統冗余點數足夠，可以考慮借助業主的DCS系統，利用冗余點，在原有的窯尾控制畫面中增加一個鏈接，能夠直接進入脫硝主畫面即可。

這樣做能夠減少重復投資，也可以不增加運行管理人員，對業主的投資成本和管理成本都大有好處。

總結

首先，SNCR技術在新型干法水泥窯上脫硝是可行的，結果能滿足國家環保要求。

第二、不管是原理還是工藝流程，SNCR技術都不算復雜，但各種設備的選型、位置的布置還是相當有講究的。目前，做水泥窯脫硝的企業很多，但是能周到考慮各種因素，將脫硝系統做到可靠、穩定運行的不多，希望水泥企業能多方比較、慎重選擇，最終為自己選擇一套合適的系統。

國發【2011】26號文件即《國務院關于印發“十二五”節能減排綜合性工作方案的通知》明確指出：“十二五”期間，全國氮氧化物排放量比“十一五”削減10%。眾所周知，在生產水泥熟料的過程中，氮氧化物的排放量相當巨大，截止到2011年底，我國在役新型干法水泥生產能力為25.94億噸，生產線1513條;2012年全國新增水泥生產線98條，新增新型干法熟料產能1.315億噸，折合水泥產能2.087億噸，占總新型干法熟料產能的8.14%(數據來源于中國水泥協會、中國水泥網)，是繼火電、機動車尾氣之后的第三大排放源，嚴重危害生態環境和人體健康。為此，水泥脫硝義不容辭，刻不容緩。

目前，水泥窯爐SNCR技術原理都是一樣的，只是還原劑選用不同，分別為液氨、氨水和尿素。液氨屬于重大危險源，安全方面需要考慮的問題非常多，一般水泥企業不會采用;尿素相對容易儲存，但尿素本身不能參加脫硝反應，只能將尿素熱解或者電解成氨才能起作用，轉化需要消耗大量的能量，初始投資成本相對比較高，運行成本也隨之增加;氨水不屬于重大危險源，采購、運輸和儲存相對比較方便，所以絕大多數企業選擇使用氨水作為還原劑，濃度一般為20%。

1、SNCR技術脫硝原理

在800～1100℃范圍內，采用氨水作為還原劑，在分解爐內或一定位置還原劑與NOx進行反應，將NOx轉化成無污染的N2和H2O，SNCR技術不需要催化劑。

還原NOX的主要反應為：

8NH3+6NO+3O2→7N2↑+12H2O

當溫度高于1100℃時，NH3則會被氧化為NO，即:4NH3+5O2→4NO↑+6 H2O該反應會增加氨水的耗量，提高運行成本，在設計時要充分考慮并于避免。

2、SNCR技術脫硝工藝流程

很多企業都在使用該工藝路線圖，但很少有企業真正清楚該工藝路線!真正了解爐內流場的分布!真正懂得各種物料的配比!而且好多企業為拿到項目不斷的降低配置，致使系統運行不穩定，效率無法保證。

3、SNCR技術脫硝工藝組成

SNCR技術脫硝工藝組成包括氨水儲存模塊、除鹽水儲存模塊、分配計量模塊、噴射模塊、系統保護模塊和供電控制模塊。

還原劑氨水通過車輛運輸并裝載入氨水儲存罐，通過循環輸送泵在混合器中與除鹽水混合，根據設定的參數和系統反饋信號，氨水溶液經混合后進入噴射系統，在噴槍內與壓縮空氣混合，霧化后噴入爐膛內。使之與煙氣中的NOx反應，并將其還原成氮氣和水。

公司在四川某水泥廠4000t/d生產線上實施了SNCR煙氣脫硝技術，于2012年12月完成系統調試并投入運行。從調試過程中DCS顯示的數據以及后期的環保檢測來看，系統運行正常，性能滿足設計要求。

1)、系統的設計參數

2)、項目中設備的配置

氨水儲存罐采用不銹鋼材質，氨水輸送系統中的泵、閥門、管道全部采用不銹鋼材質。為了保證系統的正常穩定運行，專門設置了冷卻風系統。氨區的設備布置和冷卻風布置如下圖：

根據現場實際以及計算機模擬的結果，在分解爐中上部以及鵝頸的入口分別設置了一層噴槍，每層布置六支噴槍，噴槍各部件均采用不銹鋼材料制造，噴嘴頭材質為哈氏合金，噴槍其它部分為316L材質，套管采用310材質。整個噴槍選材充分考慮其耐高溫、耐腐蝕、耐磨蝕等要求。本項目中選用的噴槍安裝圖和噴霧試驗情況如圖所示：

經過設備單體調試和聯動試驗，系統控制系統指令正確，各個設備運轉正常，DCS顯示的數據如下：

(注：熱態運行的氨水濃度為17%，在實際使用過程中先期稀釋成15%的氨水。)

經過六個月連續運行，當地環保部門對SNCR脫硝系統進行了效率測試，檢測數據如下：

由以上數據可以看出，脫硝效率達到甚至超過了設計值，說明SNCR技術在水泥窯脫硝項目中是完全可行的。總結項目執行過程中的經驗，本人以為以下幾點值得重點關注：

1)、需要搞清楚爐內流場的分布情況

在項目執行以前，公司就根據分解爐的結構特點，結合窯爐物料的配比、風的用量以及投煤燃燒情況對窯爐的流場分布情況進行了CFD模擬，確定爐膛原始流場的分布和NOX分布情況。

2)、氨水噴入位置的選擇

新型干法水泥窯爐SNCR技術脫硝的噴氨位置一般都在分解爐上，即在分解爐找一個合適的溫度區域噴入氨水。從SNCR技術脫硝原理可以看出，在800～1100℃范圍內NOX被還原成了氮氣，溫度過低則反應速度明顯下降，會造成大量的氨逃逸;溫度過高氨會被氧化成了NO，又會增加氨的消耗，造成脫硝成本升高。同時，了解了原始流場情況、NOX分布情況和窯爐的溫度情況，就可以布置噴槍位置了。

噴槍布置過程中應注意以下幾個問題：

a) 噴槍必須布置在溫度介于800～1100℃區域，而且反應必須有足夠的時間;

b) 選擇合適噴槍形式并合理布置;

c) 氨和NOX必須充分混合。

這個問題是SNCR技術脫硝系統中至關重要的，因為這些問題不僅僅就是這些問題!這些問題直接關系到脫硝的效率、氨的耗量和逃逸問題等等。

這樣，經過反復校核，最終得出的流場分布情況如下：

3)、氨水的儲存問題

氨水是氨氣的水溶液，是一種無色透明液體，有強烈刺鼻氣味，呈弱堿性，具有一定的腐蝕作用，碳化氨水的腐蝕性更加嚴重，對銅的腐蝕比較強，鋼鐵比較差，對水泥腐蝕不大，對木材也有一定腐蝕作用。氨水易揮發出氨氣，隨溫度升高和放置時間延長而增加揮發率，且隨濃度的增大揮發量增加。氨水易分解放出氨氣，溫度越高，分解速度越快，可形成爆炸性氣氛;若遇高熱，容器內壓增大，有開裂和爆炸的危險。

由于氨水在空氣中存放會揮發，吸收二氧化碳后又會生成碳銨(即

2NH3·H2O+CO2=(NH4)2CO3+H2O)，兩者都不利于SNCR技術的實行，因此氨水儲罐的設計細節就得考慮仔細。

由于氨分解可能形成爆炸性氣氛(爆炸極限為16%~25%)，應該注意氨水儲

罐泄壓和有效容積問題，必要時考慮裝備冷卻系統。全國多次發生氨水儲罐補焊爆炸的案例：如1993年某化肥廠氨水儲罐拆卸過程中發生爆炸;2012年某企業因為對氨水儲罐進行補焊發生爆炸等等。

4)、控制系統

單獨就SNCR技術脫硝系統而言，系統控制的點數不是很多，PLC控制就足夠了。

目前新型干法窯水泥企業都采用DCS控制系統，配備工程師站和足夠的操作員站，如果系統冗余點數足夠，可以考慮借助業主的DCS系統，利用冗余點，在原有的窯尾控制畫面中增加一個鏈接，能夠直接進入脫硝主畫面即可。

這樣做能夠減少重復投資，也可以不增加運行管理人員，對業主的投資成本和管理成本都大有好處。

總結

首先，SNCR技術在新型干法水泥窯上脫硝是可行的，結果能滿足國家環保要求。

第二、不管是原理還是工藝流程，SNCR技術都不算復雜，但各種設備的選型、位置的布置還是相當有講究的。目前，做水泥窯脫硝的企業很多，但是能周到考慮各種因素，將脫硝系統做到可靠、穩定運行的不多，希望水泥企業能多方比較、慎重選擇，最終為自己選擇一套合適的系統。