今年以來，國(guó)內(nèi)多省市相繼出臺(tái)水泥工業(yè)大氣污染物特別排放值實(shí)施計(jì)劃，要求1-2年內(nèi)，水泥行業(yè)全部完成超低排放改造，最嚴(yán)苛地區(qū)要求顆粒物、二氧化硫、氮氧化物排放濃度要分別不高于10mg/m3、50mg/m3、100mg/m3。
水泥行業(yè)氮氧化物減排難度大、成本高，且國(guó)內(nèi)鮮有將氮氧化物排放濃度成功穩(wěn)定控制在100mg/m3以下的技術(shù)應(yīng)用案例，尋找一條可行的技術(shù)路徑使氮氧化物排放指標(biāo)滿足超低排放要求迫在眉睫。
然而，一個(gè)相當(dāng)現(xiàn)實(shí)的問題卻是，前些年出于滿足新的國(guó)家水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的需要，國(guó)內(nèi)幾乎所有生產(chǎn)線都已經(jīng)安裝了脫硝設(shè)施，其中又以SNCR最為普遍。SNCR脫硝技術(shù)對(duì)于當(dāng)時(shí)的水泥企業(yè)而言無疑是一項(xiàng)正確的選擇，尤其對(duì)于工藝改造難度大或不具備改造條件的企業(yè)來說更是如此。
一方面，SNCR脫硝技術(shù)成熟，且相對(duì)簡(jiǎn)單，適用性強(qiáng)，幾乎所有生產(chǎn)線都可以通過該技術(shù)達(dá)到國(guó)家要求的氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)；另一方面，相較于工藝改造，SNCR技術(shù)穩(wěn)定性較高，技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)較低，脫硝效率也有保障，通常能達(dá)到60%左右，可以使水泥企業(yè)氮氧化物排放量控制在100mg/m3—450mg/m3；另外，相較于SCR技術(shù)，SNCR投資和運(yùn)行成本較低。
然而，如今面臨超低排放帶來的壓力，SNCR脫硝技術(shù)顯然已經(jīng)不能滿足水泥廠的需求。如此一來，水泥廠剛剛上線幾年的SNCR脫硝系統(tǒng)必然面臨抉擇，是改用SCR技術(shù)？還是對(duì)生產(chǎn)線進(jìn)行技術(shù)升級(jí)改造？顯然前者將帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失，而后者則不一定適用于所有生產(chǎn)線。
對(duì)此，筆者認(rèn)為應(yīng)該從兩個(gè)角度來解決上述問題。對(duì)于生產(chǎn)線老舊，技術(shù)改造難度大的生產(chǎn)線，顯然改用SCR，繼續(xù)從末端治理更為實(shí)際，雖然這樣會(huì)導(dǎo)致企業(yè)投資成本和生產(chǎn)成本進(jìn)一步增加，但是至少保證了生產(chǎn)線運(yùn)行不受過多影響，且滿足超低排放要求。對(duì)于仍然具有較大改造潛力的生產(chǎn)線而言，利用SNCR加輔助技術(shù)改造的方案可能更為合適，不但原有的SNCR設(shè)施依然可以發(fā)揮作用，從源頭降低氮氧化物產(chǎn)生量還可以降低SNCR脫硝的氨水用量，降低生產(chǎn)運(yùn)行成本。
目前，國(guó)內(nèi)脫硝技術(shù)改造主要方向包括低氮燃燒、分級(jí)燃燒、富氧燃燒、高固氣比及熱碳還原等技術(shù)方式，結(jié)合SNCR技術(shù)，基本也能滿足超低排放要求。
以熱碳還原技術(shù)為例，該技術(shù)原理是在分解爐內(nèi)形成還原燃燒區(qū)，將原分解爐用煤（添加適當(dāng)?shù)拇呋男圆牧希┚鶆驀娚渲猎搮^(qū)域內(nèi)，使其缺氧燃燒（空氣過剩系數(shù)小于1）以便產(chǎn)生 CO等還原性氣體，與窯尾煙氣中的NOx發(fā)生反應(yīng)，將NOx還原成N2。此外，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)過程中的NOx減排。
根據(jù)6000t/d和2500t/d水泥廠工業(yè)性試驗(yàn)結(jié)果，采用熱碳催化還原脫硝技術(shù)，水泥窯脫硝率可以達(dá)到55%-70%，氮氧化物排放量滿足《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB4915--2013）標(biāo)準(zhǔn)要求（平均值低于400 mg/m3）。以此為基礎(chǔ)，加上SNCR，實(shí)現(xiàn)超低排放并非不可能。
據(jù)熱碳還原技術(shù)主要負(fù)責(zé)人介紹，未來在進(jìn)一步改進(jìn)熱碳催化還原脫硝技術(shù)，通過分風(fēng)點(diǎn)位置的優(yōu)化、催化劑的優(yōu)化等方式后，熱碳催化還原脫硝技術(shù)脫硝率將有望達(dá)到80%以上。
當(dāng)然，除了熱碳還原以外，國(guó)內(nèi)目前氮氧化物源頭治理方案還有很多，且各有千秋。這些技術(shù)的存在，為當(dāng)前處于脫硝迷途中的水泥企業(yè)提供了一條可行的技術(shù)路徑。
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