摘要：根據(jù)《河南省2018年大氣污染防治攻堅(jiān)戰(zhàn)工作方案》中“在2018年10月底前完成全省陶瓷、鋼鐵、水泥、碳素、玻璃行業(yè)的超低排放改造”的要求，南陽中聯(lián)臥龍水泥有限公司通過技術(shù)對(duì)比，在原有SNCR脫硝的基礎(chǔ)上，采用“熱碳催化還原復(fù)合脫硝技術(shù)”于2018年3月完成了公司熟料生產(chǎn)線的氮氧化物超低排放技術(shù)改造。通過近一年的生產(chǎn)運(yùn)行，成功實(shí)現(xiàn)了“氮氧化物≤50 mg/Nm3，氨逃逸≤8 mg/Nm3”預(yù)期目標(biāo)，且生產(chǎn)過程氮氧化物和氨逃逸小時(shí)均值分別穩(wěn)定控制在35 mg/Nm3和3 mg/Nm3左右，熟料產(chǎn)質(zhì)量沒有受到影響，產(chǎn)生了良好的環(huán)境、經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。

我公司熟料燒成系統(tǒng)采用了旋風(fēng)預(yù)熱窯外分解技術(shù)，2007年10月投產(chǎn)。2014年11月建成SNCR脫硝系統(tǒng)投入使用，窯尾煙氣中氮氧化物排放濃度可穩(wěn)定控制在320 mg/Nm3以下。2017年底河南省提出超低排放設(shè)想，當(dāng)時(shí)我公司用SNCR脫硝做試驗(yàn)，采用德圖370設(shè)備檢測(cè)（原有在線檢測(cè)設(shè)備檢測(cè)精度低），試驗(yàn)期間氨水噴量從正常的0.6 m3/h加大到1.5~1.7 m3/h將氮氧化物控制在100 mg/Nm3以內(nèi)，但氨逃逸嚴(yán)重超出國家標(biāo)準(zhǔn)。試驗(yàn)結(jié)果表明升級(jí)改造勢(shì)在必行，我公司根據(jù)管理區(qū)的安排部署，迅速采取行動(dòng)，通過脫硝技術(shù)對(duì)比，于2018年1月決定采用“熱碳催化還原復(fù)合脫硝技術(shù)”對(duì)回轉(zhuǎn)窯超低排放中的氮氧化物實(shí)施升級(jí)改造，2018年3月改造完成投入運(yùn)行至今。

1 技改方案

2018年1月燒成系統(tǒng)降低氮氧化物排放改造開始實(shí)施，改造方案是通過對(duì)分解爐進(jìn)行分風(fēng)、分煤、分料和粉狀催化劑投料的工藝改造，在分解爐下部的局部區(qū)域制造貧氧還原氛圍，以熱碳和CO為還原劑，并在高效復(fù)合催化劑HECDC-II的作用下快速將NOx還原為N2和CO2。同時(shí)，對(duì)原有的SNCR脫硝系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造，在分解爐后部再噴入少量氨水，以NH3為還原劑，將NOx還原為N2和H2O。最終實(shí)現(xiàn)窯尾煙氣中NOx排放濃度穩(wěn)定控制在50 mg/Nm3以下，且氨逃逸濃度滿足國家標(biāo)準(zhǔn)限值要求。

氮氧化物超低排放技術(shù)改造主要增加的配置有：

（1）催化劑儲(chǔ)存和計(jì)量輸送系統(tǒng)：采用100 m3鋼板倉儲(chǔ)存脫硝催化劑，并在倉頂增設(shè)收塵裝置。催化劑經(jīng)倉底計(jì)量系統(tǒng)后送入均化庫底到入窯斗式提升機(jī)的斜槽內(nèi)。脫硝催化劑儲(chǔ)存罐見圖1，催化劑計(jì)量輸送系統(tǒng)見圖2。

（2）分煤、分風(fēng)、分料系統(tǒng)：分煤系統(tǒng)（見圖3）是在分解爐錐部新增設(shè)4根送煤管道，配套增加低氮燃燒器，并將上部原有送煤管道變細(xì)，確保所有送煤管道通風(fēng)截面之和與改前保持一致，保證送煤風(fēng)速。主管道一分為二配置2個(gè)電動(dòng)控制閥，保證精確控制分煤量，使尾煤充分布滿煙道空間，強(qiáng)化分解爐中下部的還原氛圍。

三次風(fēng)分風(fēng)系統(tǒng)（見圖3）：增設(shè)三次風(fēng)分風(fēng)管道，配套安裝電動(dòng)控制的耐高溫閘板1套，以保證分風(fēng)量的準(zhǔn)確控制，使分解爐中下部形成還原氛圍。

分料系統(tǒng)（見圖4）：配置三通、下料管道等，分料量約為20%~30%，既控制分解爐錐部溫度，同時(shí)增大了生料的分解空間。

（3）氣氛與溫度檢測(cè)系統(tǒng)（見圖5）：在分解爐出口配置1套無間斷精密氣氛檢測(cè)儀裝置，配置2個(gè)高溫探頭，以便能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)爐內(nèi)氣氛，及時(shí)調(diào)整脫硝系統(tǒng)控制。

（4）現(xiàn)有SNCR噴氨裝置改造：將噴氨位置由分解爐鵝頸管上部改到鵝頸管到C5入口煙氣管道的中部，平均分布8個(gè)噴頭，優(yōu)化噴入壓力，使得氨水霧化效果增強(qiáng)，提高脫硝效率。

（5）飽和蒸汽供給系統(tǒng)：用余熱發(fā)電SP鍋爐的飽和蒸汽噴入分解爐錐部新增的低氮燃燒器，此方案需根據(jù)煤粉水分大小決定蒸汽噴入量。

（6）脫硝中控系統(tǒng)配置（見圖6）：中控系統(tǒng)可根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)分風(fēng)、分煤及催化劑計(jì)量等工況參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。

（7）環(huán)保自動(dòng)在線設(shè)備全部更新（見圖7）。利用2018年6月停機(jī)期間進(jìn)行了更換（窯頭、窯尾廢氣排出口的煙氣連續(xù)在線監(jiān)測(cè)設(shè)備分別采用HP5000D型和HP5000SN型煙氣在線連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)），滿足超低排放連續(xù)監(jiān)測(cè)精度要求。

2 熱碳催化還原脫硝技術(shù)原理及控制要點(diǎn)

熱碳催化還原脫硝技術(shù)的化學(xué)反應(yīng)原理是利用熱碳在貧氧環(huán)境下將NOx還原成N2達(dá)到脫硝目的。主要化學(xué)反應(yīng)如下：

C+2NO→CO2+N2

C+NO2→CO2+1/2N2

CO+NO→CO2+1/2N2

CO+NO2→CO2+1/2N2+1/2O2

氮氧化物超低排放技術(shù)改造的技術(shù)要點(diǎn)：

（1）控制燃燒造成弱貧氧氛圍；

（2）控制溫度造成碳與氮氧化物反應(yīng)的環(huán)境（最佳650~900 ℃）；

（3）控制適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)時(shí)間；

（4）催化劑加速反應(yīng)速度；

（5）在分解爐適當(dāng)?shù)奈恢霉┭醮_保充分燃燒，不影響熟料的產(chǎn)量和質(zhì)量。

3 改造效果

該項(xiàng)目于2018年1月開始實(shí)施，3月份窯點(diǎn)火后投入使用，NOx排放濃度控制在50~70 mg/Nm3。經(jīng)調(diào)試和優(yōu)化，10月13日開始NOx排放濃度可穩(wěn)定控制在50 mg/Nm3以下（小時(shí)均值控制在35 mg/Nm3左右），且氨逃逸濃度在3 mg/Nm3左右，遠(yuǎn)小于8 mg/Nm3的國家標(biāo)準(zhǔn)，10月23日正式通過超低排放專家組驗(yàn)收。表1是2018年10月以來，我公司對(duì)熟料產(chǎn)量、實(shí)物煤耗、氮氧化物、氨逃逸的統(tǒng)計(jì)（不含錯(cuò)峰停產(chǎn)時(shí)間）。

該脫硝系統(tǒng)超低排放技術(shù)改造方案，與SCR方案相比，投資費(fèi)用低，運(yùn)行成本低，維修費(fèi)用低。該項(xiàng)改造方案實(shí)施之后，有效地節(jié)約了脫硝系統(tǒng)的氨水用量，降低了生產(chǎn)過程中的能源消耗，降低了生產(chǎn)成本。同時(shí)大幅度降低氮氧化物排放濃度，減少了空氣污染，創(chuàng)造了良好的社會(huì)效益，利國利民。

改造運(yùn)行以來，我公司已多次接待行業(yè)內(nèi)企業(yè)和政府環(huán)保部門的參觀與檢查，并為多家企業(yè)解決類似問題提供了技術(shù)支持和指導(dǎo)。

4 結(jié)束語

我公司的改造運(yùn)行實(shí)踐表明，熱碳催化還原脫硝技術(shù)可以在較低氨水用量下實(shí)現(xiàn)氮氧化物超低排放和氨逃逸不超標(biāo)，脫硝效果顯著，且具有投資相對(duì)較小，生產(chǎn)運(yùn)行穩(wěn)定和節(jié)能的特點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益顯著，值得水泥行業(yè)各企業(yè)借鑒和推廣。