水泥廠(chǎng)脫硝到底選擇什么路徑?
我國(guó)水泥產(chǎn)量多年位居世界首位。在生產(chǎn)水泥熟料的過(guò)程中,氮氧化物排放量大,脫硝勢(shì)在必行。目前,大多數(shù)水泥企業(yè)脫硝都采用SNCR技術(shù),但由于存在污染轉(zhuǎn)嫁、成本高、氨逃逸等問(wèn)題,關(guān)于最佳脫硝技術(shù)的爭(zhēng)議一直存在,讓我們聽(tīng)聽(tīng)各種聲音。
SNCR能滿(mǎn)足當(dāng)前實(shí)際需求
雅苒中國(guó)銷(xiāo)售技術(shù)總監(jiān)白純鈺
在國(guó)外,SNCR技術(shù)已經(jīng)運(yùn)用多年,基本可達(dá)到低于500mg/Nm3的排放濃度。瑞典作為氮氧化物排放要求最嚴(yán)格的國(guó)家,一直實(shí)行200mg/Nm3排放標(biāo)準(zhǔn),通過(guò)SNCR技術(shù)依然能夠達(dá)到。
在SNCR運(yùn)行成本控制方面,可通過(guò)提升脫硝工程質(zhì)量,采用先進(jìn)的脫硝工藝,降低運(yùn)行成本。而目前國(guó)內(nèi)脫硝設(shè)施建設(shè)普遍過(guò)于粗糙,造成運(yùn)行效率不高,脫硝成本居高不下。
至于外界普遍關(guān)注的氨逃逸問(wèn)題,其實(shí)控制并不難。脫硝過(guò)程中,氨在爐內(nèi)含量最大,但很大一部分氨都被生料吸收,所以逃逸的氨并不多,關(guān)鍵在于企業(yè)是否采用合格的脫硝設(shè)備,控制氨逃逸問(wèn)題。
在低溫催化劑等科學(xué)技術(shù)目前難以取得巨大突破的情況下,SNCR技術(shù)更能滿(mǎn)足當(dāng)前國(guó)內(nèi)水泥企業(yè)脫硝的實(shí)際需求。
成本壓力確實(shí)很現(xiàn)實(shí)
中材國(guó)際工程股份有限公司總工程師蔡玉良
水泥企業(yè)不應(yīng)拒絕分級(jí)燃燒技術(shù)和低氮燃燒器的應(yīng)用,在可能的情況下,必須優(yōu)先選用分級(jí)燃燒技術(shù)和低氮燃燒器,以降低系統(tǒng)的NOx基數(shù),如果上述技術(shù)難于達(dá)到控制的目標(biāo)要求,再采用SNCR噴氨技術(shù)進(jìn)一步處理。
如果不采用分級(jí)燃燒,全部采用SNCR噴氨方式,會(huì)增加脫硝運(yùn)行成本。一噸水泥熟料成本要增加4元~5元甚至更多,在當(dāng)前水泥企業(yè)本身利潤(rùn)不大的情況下,單純采用SNCR脫硝將大大降低企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力,企業(yè)難以承受。在監(jiān)管不嚴(yán)的情況下,很有可能企業(yè)即使上了SNCR系統(tǒng),也成為擺設(shè)。
SNCR是達(dá)標(biāo)的最穩(wěn)妥方式
南京凱盛國(guó)際工程有限公司技術(shù)總監(jiān)李安平
目前不論是歐洲還是國(guó)內(nèi),對(duì)高溫下氮氧化物產(chǎn)生方面的研究普遍不夠。調(diào)研過(guò)程中我們也碰到一些企業(yè),沒(méi)有上SNCR,但氮氧化物的排放也不多。至于是什么原因現(xiàn)在還沒(méi)找到。這些為數(shù)不多、未上脫硝裝置、排放不多的案例只是個(gè)例,其中的具體原理尚未明晰,不能稱(chēng)之為一個(gè)技術(shù)。
對(duì)于一些專(zhuān)家、企業(yè)提倡的,水泥脫硝不一定非上SNCR的這一觀(guān)點(diǎn),我認(rèn)為,目前水泥企業(yè)只是通過(guò)低氮燃燒這類(lèi)方式脫硝,不能保證可以達(dá)到新國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
低氮燃燒的脫硝效率范圍比較大,一般在10%~50%之間,如果能達(dá)到50%的脫硝效率的話(huà),可能會(huì)達(dá)到目前的脫硝標(biāo)準(zhǔn)。但據(jù)掌握的數(shù)據(jù),脫硝效率大部分為10%~20%,達(dá)不到脫硝標(biāo)準(zhǔn),意味著還是需要上SNCR,目前SNCR對(duì)于達(dá)到脫硝標(biāo)準(zhǔn)來(lái)說(shuō)是一個(gè)比較保險(xiǎn)的方法。
歸根結(jié)底,水泥脫硝用哪一種方式因國(guó)而異,脫硝標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)情況決定了哪一種脫硝方式更適用于這一國(guó)家的水泥企業(yè)。而正因低氮燃燒等工藝改造在脫硝上的技術(shù)限制,為達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求,也為了更好地達(dá)到脫硝效果,國(guó)內(nèi)水泥生產(chǎn)線(xiàn)上SNCR勢(shì)在必行。
應(yīng)優(yōu)先采用工藝改造
河南天瑞集團(tuán)水泥有限公司總工程師賈華平
SNCR技術(shù)成熟,但不環(huán)保,且脫硝水平有限,因此并不看好。現(xiàn)階段水泥脫硝應(yīng)以工藝改造為主,脫硝標(biāo)準(zhǔn)的制定需參考工藝改造可以實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)。同時(shí)鼓勵(lì)SCR技術(shù)突破,降低投資和運(yùn)行成本,在未來(lái)采用工藝改造+SCR,以實(shí)現(xiàn)我國(guó)水泥工業(yè)脫硝減排目標(biāo)。
SNCR脫硝技術(shù)的不足之處主要有:
一是大量使用氨水,實(shí)際上是轉(zhuǎn)嫁環(huán)境污染的行為。有數(shù)據(jù)顯示,一條2500t/d熟料生產(chǎn)線(xiàn),若NOx排放的初始值為1000mg/Nm3,NOx若要降到500mg/Nm3以下,采用SNCR技術(shù),選用氨水(濃度25%)作為還原劑,每年需要耗費(fèi)氨水6.2萬(wàn)噸,相當(dāng)于2.5萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤。同時(shí),合成氨本身就是高污染產(chǎn)業(yè),這種拆東墻補(bǔ)西墻的做法并不明智。
二是采用SNCR脫硝,氨逃逸不可避免。根據(jù)國(guó)家脫硫、脫硝工程技術(shù)研究中心的數(shù)據(jù)顯示,SNCR脫硝,氨逃逸率可達(dá)到10ppm~15ppm,造成資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。
隨著我國(guó)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的日趨嚴(yán)苛,即使SNCR能滿(mǎn)足當(dāng)下脫硝需求,但在未來(lái)標(biāo)準(zhǔn)再次提高的情況下,將很難滿(mǎn)足需求的提升。而我國(guó)水泥產(chǎn)業(yè)密集度高,工業(yè)規(guī)模大,作為主要的氮氧化物工業(yè)排放源,實(shí)行比國(guó)際更嚴(yán)的脫硝標(biāo)準(zhǔn),將是未來(lái)必然趨勢(shì)。
即使在國(guó)外,直接在水泥廠(chǎng)上脫硝裝置的情況也并不多見(jiàn)。據(jù)了解,國(guó)際水泥巨頭拉法基脫硝第一步也并非安裝脫硝裝置,而是優(yōu)化工藝,挖掘自身潛力,利用技術(shù)改造達(dá)到降耗減排的目的。
低氮燃燒和分段燃燒技術(shù)相對(duì)較為方便,前期投入較低,后期基本不存在運(yùn)行費(fèi)用,不產(chǎn)生二次污染和污染轉(zhuǎn)移,目前能夠達(dá)到30%的脫硝率,可大幅降低我國(guó)水泥工業(yè)氮氧化物排放量。
SNCR高耗能,后期投資較大
北京四方聯(lián)新技術(shù)開(kāi)發(fā)公司總經(jīng)理高玉宗
水泥企業(yè)需要根據(jù)企業(yè)自身的初始排放情況理性判斷,做到成本控制和節(jié)能減排平衡。
SNCR技術(shù)畢竟是一種高耗能的方式,后期投資較大,可能出現(xiàn)污染轉(zhuǎn)移。
此外,大量使用氨水作為還原劑,對(duì)水泥企業(yè)的安全管控要求也較高,氨水的儲(chǔ)存、逃逸與檢測(cè)等問(wèn)題都值得水泥企業(yè)重視,避免危險(xiǎn)發(fā)生。
事實(shí)上,在SNCR補(bǔ)貼政策并不明朗的情形下,諸多水泥企業(yè)出于成本的考慮,會(huì)選擇工藝改造優(yōu)先。
借鑒歐美水泥行業(yè)經(jīng)驗(yàn),水泥廠(chǎng)脫硝第一步也是工藝優(yōu)化:即通過(guò)優(yōu)化生產(chǎn)、原料搭配等方法降低氮氧化物排放基準(zhǔn)值;其次是低氮燃燒、分級(jí)燃料等技術(shù);最后是SNCR技術(shù)(受水泥運(yùn)行工況及低溫催化劑尚不成熟等技術(shù)限制,SCR技術(shù)應(yīng)用較少)。
就目前的水泥脫硝問(wèn)題,我偏向于投資少、污染小的低氮燃燒等工藝改造方式。不過(guò),不管采取哪種工藝,關(guān)鍵是要達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)監(jiān)管要得當(dāng)。
SNCR很難達(dá)到更高效率
浙江大學(xué)能源工程學(xué)系副主任高翔
低氮燃燒和SNCR脫硝裝置相對(duì)簡(jiǎn)單,投資、運(yùn)行費(fèi)用較低,是經(jīng)濟(jì)、有效的脫硝技術(shù)。目前應(yīng)用較多、相對(duì)成熟的治理措施也是采用低氮燃燒技術(shù)和選擇性非催化還原技術(shù)(SNCR),脫硝效率更高的選擇性催化還原技術(shù)(SCR)還在進(jìn)一步示范完善中。
當(dāng)前SNCR脫硝技術(shù)使用的問(wèn)題,均可以通過(guò)運(yùn)行管理措施以及必要的技術(shù)手段得到解決。需要注意的是,隨著水泥脫硝標(biāo)準(zhǔn)提高,SNCR脫硝技術(shù)將很難達(dá)到更高的效率。同時(shí)氨的耗量會(huì)成倍增加,二次污染加劇,因此要加快水泥行業(yè)SCR脫硝技術(shù)的研究,同時(shí)積極尋找適合水泥窯爐特定運(yùn)行環(huán)境的高效脫硝新技術(shù)。
在脫硝過(guò)程中,脫硝會(huì)增加企業(yè)投資、能源消耗、生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)成本,還可能產(chǎn)生二次污染。當(dāng)前,在水泥產(chǎn)能過(guò)剩、效益下滑之際,水泥企業(yè)期盼國(guó)家能出臺(tái)相關(guān)脫硝補(bǔ)償政策或激勵(lì)機(jī)制。當(dāng)然,企業(yè)也應(yīng)加強(qiáng)對(duì)脫硝裝備的安全運(yùn)行和管理,減少費(fèi)用,同時(shí)優(yōu)化資源和資金配置。
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選擇性非催化還原法(SNCR)脫硝技術(shù)是在無(wú)催化劑的條件下,在850℃~1100℃的溫度范圍內(nèi),把還原劑(氨氣或尿素)噴入水泥爐窯內(nèi),還原劑與爐窯中的氮氧化物(主要是一氧化氮和二氧化氮)發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成氮?dú)夂退,從而減少煙氣中氮氧化物的排放。
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