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国内水泥行业氮氧化物治理及氨排放浅议

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原标题:探讨国内水泥行业中的氮氧化物处理和氨气排放

水泥生产过程中产生的氮氧化物会严重污染大气环境。主要的最终处理方法是SNCR脱硝技术。本文简要分析了SNCR脱硝技术在水泥窑中的应用,并探讨了氮氧化物排放与氨排放之间的关系。需要指出的是,在现有技术条件下,氮氧化物的处理应平衡氮氧化物的排放和氨的排放。并继续增加对清洁生产技术和新型氮氧化物处理技术的研究。

0简介

水泥行业一直是中国空气污染控制的重点。水泥行业空气污染排放标准首次发布后,经历了三次修订,分别是1996年,20 04年和2013年(最近一次修订),自发布以来已经有四年了。经过三次修订,水泥行业粉尘,氮氧化物,二氧化硫等的排放控制标准变得更加严格,水泥行业为改善中国的空气质量做出了巨大贡献。 1996年版标准首次引入了NOx排放限值。在2004年和2010年进行两次修订后,NOx控制标准逐渐收紧。有关详细信息,请参见表1。

随着氮氧化物排放限值的严格化,NOx管道末端处理得到了广泛应用。目前,SNCR是最重要的末端处理方法。据估计,已经安装了大多数水泥熟料生产线。 SNCR脱硝装置。

1 SNCR脱硝原理简述

SNRC脱硝技术,选择性非催化还原技术,是一种在炉中在8501100°C的温度范围内不使用氨的还原剂(如氨水,尿素溶液等)。催化剂。去除烟道气中的NOx还原以产生一种清洁的氮和水脱硝技术。 SNCR烟气脱硝技术的脱硝效率一般为30%至60%。目前,几乎所有的水泥公司都使用氨水作为还原剂,其反应如下:

4NH3 + 4NO + O2→4N2 + 6H2O(1)

SNCR是烟气脱硝的终端处理技术。在水泥工业中,通常在窑分解炉的中下部(温度约950℃)以浓度约20%的浓度将烟气脱硝喷入氨水中。氨储存罐中的氨水通过过滤器,并通过氨水添加泵送至分解炉。将添加的泵的溶液过滤,然后进入流量调节阀和流量计。计量溶液进入喷嘴,并与喷嘴中的压缩空气混合。雾化后,将其喷入分解炉。

2水泥行业的NOx排放量

近年来,中国水泥工业在环境保护方面取得了巨大成就,氮氧化物减排的成效显着,如表2所示。

五年来,水泥行业的NOx排放量减少了943,000吨,年均减少11.78%。特别是自2014年实施新修订的大气污染排放标准以来,年减排量已超过20%。万吨。不可否认,SNCR在水泥公司中的广泛应用在还原氮氧化物方面发挥了巨大作用。

基于2015年至2017年212条水泥熟料生产线的NOx排放数据分析,氮氧化物的平均值为243.77 mg/m3,远低于标准限值(见表3)。通过详细分析,可以了解到,由于目前中国五个省市地标的发展,其标准限值要比国家标准严格,执行国家标准排放限值的地区也在增加,而且受环境税优惠政策的影响。企业控制低NOx排放指标。

2018年,河南省要求水泥企业在2018年10月底之前的最大氮氧化物排放限值为150mg/Nm3。郑州市要求辖区内的所有六家水泥企业进行SCR脱硝技术改造。达到较低的排放浓度;江苏省环境保护局发布的《河南省2018年大气污染防治攻坚实施方案》号文件规定,到2019年6月1日,最大氮氧化物排放量不超过100mg/Nm3;河北省空气污染防治工作领导小组办公室(2018)118号《关于开展全省非电行业氮氧化物深度减排的通知》要求超低排放改革项目中氮氧化物的排放量不超过50mg/Nm3,这将进一步指导水泥企业继续加强其NOx排放控制,企业现在可以采取的主要手段是注入更多的氨。因此,必须将水泥工业中NOx排放和处理的研究与氨的排放结合起来(见表4)。

水泥企业氨排放数据均为企业按照标准规定定期自行监测得出。从表中可以看出,企业存在氨排放超标的情况,考虑特殊排放限值<8mg /m3的话,超标数据达2.69%。根据笔者实际经验和调研了解,水泥企业一般控制氮氧化物排放限值区间和氨水消耗量的关系见表5。

理论上氮氧化物本底浓度、排放浓度和氨水用量有直接相关关系,但是SNCR脱硝系统设计布局、工艺装备水平、原燃材料特性、操控水平等都对氮氧化物的产生、排放和末端治理效果产生影响,因此氨水用量并不一定与氮氧化物遵循严格的线性相关关系,但有一点可以明确,在现有SNCR治理条件下,水泥企业要想实现更低的氮氧化物排放就不得不加大氨水喷入量。根据理论计算,过剩的氨不能发生反应从而在生产系统中循环和排放到大气中,而氨在生产系统中的循环将会腐蚀生产设备导致安全隐患。

3 水泥工业氮氧化物治理存在的问题

3.1 污染转移问题

2013年水泥行业空气污染排放标准于2014年3月1日正式实施。水泥公司已在短时间内建立了大量的SNCR脱硝系统以满足排放限值要求。 SNCR脱硝系统主要使用20%的氨水作为还原剂,并粗略估计水泥行业每年消耗约130万吨纯氨。生产氨的合成氨工业本身就是高能耗和高污染的行业。世界上约有10%的能源用于生产合成氨。氨工业的主要污染物包括:污水,废气,废渣和氨工业产生的废水。十亿立方米,占化学工业废水排放量的38.3%;化学需氧量排放量约22.5万吨,占化学工业化学需氧量排放量的35.4%;氨氮排放量约9万吨,占化学工业氨气排放量的47.6%。水泥工业消耗大量的氨水来处理氮氧化物排放,并且在严格的排放标准下增加了氨水的消耗。在此过程中,实际上发生了污染转移。水泥工业使用氨作为还原剂来还原氮氧化物。氨生产中的氨工业产生大量排放物。因此,有必要高度重视跨行业污染的转移和通过LCA(生命周期评估)对跨行业环境影响评估的深入研究,以开发NOx清洁处理技术。

3.2广泛使用氨对工艺和设备的影响

目前,由于取消了部分地区的峰值生产豁免,超低排放窑炉豁免和环境税收优惠,该公司加强了对氮氧化物排放的管理,并指导企业不断降低排放限值。减少氮氧化物的排放。积极方面,企业积极研究和探索氮氧化物清洁生产和减排技术,并积极运用各种技术促进氮氧化物的控制和减排;另一方面,目前氮氧化物的最终减排和处理仍是依靠SNCR脱硝系统的应用,为了满足各种政策要求并达到较低的NOx排放限值,多喷氨气是企业的主要选择。众所周知,氨作为还原剂需要与氮氧化物反应的某些条件,并且过量注入氨不能完全反应。水泥熟料生产系统中过量的氨会腐蚀生产设施和设备,并造成安全隐患;注入大量的氨水,影响了熟料生产的能耗(包括煤炭消耗,电力消耗)和回转窑系统运行;过量的氨不会与氮氧化物完全反应,导致氨排放,特别是当原料研磨系统不运行时,氨泄漏会变得更加突出。

4结论

当前水泥工业氮氧化物排放控制已经取得了极大的进展,SNCR脱硝系统在水泥工业得到广泛应用,然而随着各地氮氧化物排放限值的不断加严,水泥行业在关注氮氧化物减排的同时应更加注意氨的污染排放,综合考虑合成氨工业污染排放和水泥工业氮氧化物、氨排放的平衡问题,切忌按下葫芦浮起瓢。因此各地方以及水泥企业自身不宜在氮氧化物排放限值上继续加严控制,应在现有排放标准下,积极研发、应用新型清洁氮氧化物减排技术以逐步实现技术升级。

(责任编辑:DF378)