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水泥行业超低排放氮氧化物(<50mg/Nm3)无氨脱硝技术!
2020/7/1 阅读次数:[171]

一、引言  

水泥行业是我国国民经济发展的重要基础产业,然而伴随着水泥生产行业的发展,氮氧化物的排放量正在逐年递增。氮氧化物气体是危害****,最难处理的大气污染物之一,早在****“一二五环保规划”中,氮氧化物就成为继二氧化硫之后的实行总量控制的污染物。在此背景下如何有效脱硝,无疑是值得环保行业孜孜探索的问题,苏州仕净环保科技股份有限公司自成立以来,一直致力于解决脱硝问题,开创新一代脱硝工艺:LCR脱硝净化技术,LCR具备传统脱硝技术不具有的优势,能有效降低氮氧化物对生态环境造成的负面影响。  

二、传统水泥脱硝技术比较  

(一)传统水泥脱硝技术概况  

1.低氮分级燃烧技术  

作为水泥烟气脱硝技术的一种,低氮分级燃烧技术主要遵循燃烧学原理,通过改变运行工况,将燃烧工艺中生成的氮氧化物进行还原或抑制。在具体应用的过程中,人们要在烟室与分解炉之间建立还原燃烧区。同时,利用煤将原分解炉的一部分分入该区域,使其通过缺氧燃烧形成一系列还原剂,如一氧化碳、甲烷以及氰化氢等,从而将煅烧过程中产生的氮氧化物转化为无危害、无污染的氮气。与此同时,煤在缺氧燃烧的状态下对于氮氧化物的产生也起到了一定的抑制作用。现阶段,低氮燃烧技术主要包括空气分级燃烧、燃料分级燃烧以及浓淡燃烧等。采用该技术,可以更好地改造燃烧室,同时所需经费较少,但是其脱硝效率仅在30%左右,脱硝效果不是十分明显,很难满足氮氧化物控制技术的要求。  

2.选择性非催化还原技术  

选择性非催化还原技术是水泥脱硝技术的重要类型,也叫SNCR技术。其主要原理是:当燃烧温度在850~1000℃时,在有氧的条件下,在排出的气流体中注入氨或氨的先驱物,使一氧化氮按照相应的反应规律进行还原。现如今,水泥行业的还原剂都具有氨气基,其主要由氨水和尿素水组成,可以将煅烧过程的氮氧化物还原为氨气和水,在水泥生产线的分解炉内,存在符合SNCR技术工作的反应温度窗口。该技术对氮氧化物的脱除率较高,一般在50%~80%,同时其操作系统简单,为实际脱硝操作提供便利。但是,该技术对反应温度的要求较高,需要使用大量还原剂,导致运行成本显著增加。此外,该技术易受到反应温度、化学反应时间以及喷枪位置等因素的影响。  

3.选择性催化还原技术  

选择性催化还原法又被称为SCR脱硝技术,也是一种水泥脱硝技术。该技术应用要有一定的催化反应条件,通过具有氨气基的还原剂将烟气中的氮氧化物还原为水和氨气,从而降低氮氧化物的排放量。SCR脱硝技术对温度的要求较高,要求反应温度控制在300~450℃。在没有预热器参与的条件下,水泥炉窑中的烟气道温度远低于该温度,因此必须做好烟气的加热工作。同时,要采用合适的SCR催化剂,如二氧化钛或V205-M003,而催化剂的外形通常采用板式、波纹板式以及蜂窝式等结构。SCR脱硝技术的脱硝效果非常明显,通常氮氧化物的脱除率能够达到60%~90%。但是,其对于设备有着严格的要求,要求其具有较高的耐腐蚀性,同时投资运行所需费用较大,易对环境造成二次污染。  

三种传统脱销技术的比较如表1所示:  

(二)传统脱硝技术风险分析  

传统脱硝技术的弊端和风险总结如表2所示:  

可以看到,SNCR和SCR虽然效率较高,但会带来一定的环境风险。举较为重要的两点:其一,使污染物中新增了一种氨气污染物,这种污染物也被称为逃逸氨气。逃逸氨气是指在还原反应中,部分气体没有充分和氮氧化物反应而流入空气中。这些逃逸氨气导致其间出现硫酸铵或其他铵盐,而这些铵盐会堵塞、腐蚀空气预热器等设备。若这些逃逸氨气与飞灰相互吸附,也会影响飞灰处理工作,其散发的氨气臭味也严重影响水泥厂附近居民的正常生活。其二,若采用氨水作为还原剂,那么其运输和存储很容易对生态环境造成威胁。其主要原因是氨水的性质与其他还原剂不同,具有较强的刺激性臭味,易溶于水,具有一定毒性,也会腐蚀人体皮肤,甚至使人窒息。氨水极易分解为氨气,分解速度与空气温度成正比,一旦遇到明火,极易发生爆炸。一旦氨气在存储或运输中出现泄漏,容易引发爆炸事故,对周围环境造成严重威胁。  

而相对SNCR和SCR而言,低氮分级燃烧技术虽然不会对环境造成负面影响,但是作为最早期的传统脱硝技术,效率底下,难以达到控制要求,通常与其他技术配合使用才可以达到效果。  

综上所述,传统的三种脱硝技术难以在提高脱硝效率下兼顾环境因素,效率高意味要以环境为代价,并且伴随着投资运营成本高启,过程通常也更繁复。没有不良影响的技术效率低下,显然也只是一个中庸选择。需要更好的技术来解决脱硝问题,LCR脱硝工艺应运而生。  

   

 

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