水泥脱硝技术控制规范.docx

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1、水泥烧成系统脱硝技术控制规范编制说明中国中材国际工程股份有限企业合肥水泥研究设计院2023年7月水泥烧成系统脱硝技术控制规范编制阐明一、序言伴随我国社会经济日勺迅速稳定发展，大气污染物排放量不停增长，由此引起了一系列的环境问题。“十二五规划纲要”明确提出了推进火电、钢铁、有色、化工、建材等行业的S02和NoX的治理工作。建材行业是其中重点治理的行业之一。水泥工业作为建材工业的!重要力量，产量由2023年05.97亿吨，到2023年增长为10.6亿吨,2023年水泥产能为18.68亿吨。对应的NOX排放量分别为77万吨、136万吨、200万吨。2023年全国熟料产量为13.6亿吨、水泥产量为24

2、.1亿吨，同比增长9.6%o水泥行业是全国高能耗重污染行业，对环境的压力日趋增大。经初步估算，颗粒物排放占全国排放总量B2030%,SCh排放占全国排放总量日勺56%,NC)X排放占全国排放总量的10-15%o国家发改委数据显示：截止2023年终，国内新型干法水泥生产线已达1300多条。4000t/d、5000td规模水泥线占60%左右，总计800多条。2023年，中国建材研究总院和合肥水泥研究设计院共同对我国代表性的1500td规模以上啊9条新型干法水泥窑进行了NoX测试，检测成果表明：250(X)tdN2500td和W1500td窑BNOx排放分别平均为：600mg/Nm3、I1Oomg/

3、Nm3和1600mgNm3,全国新型干法水泥窑氮氧化物排放量加权平均值约为800mgNm3o十二五期间，NOX被纳入控制目B,各类政策法规及控制原则相继出台：1)国务院有关印发“十二五”节能减排综合性工作方案的告知(国发(2023)26号）：“推进燃煤电厂、水泥等行业脱硝，氮氧化物削减358万吨”；“新型干法水泥窑实行低氮燃烧，配套建设脱硝设施”。2）国务院有关印发国家环境保护“十二五”规划时告知（国发（2023）42号）：联防联控重点区域，实行大气污染物尤其排放限值；对水泥等行业So2、NOx和PM进行控制，新型干法水泥窑进行低氮燃烧改造，新建水泥线安装效率不小于60%脱硝设施。3）国务院有

4、关印发节能减排“十二五”规划日勺告知（国发（2023）40号）：2023年水泥行业NOX排放量控制在150万吨；推广大型新型干法水泥线，普及纯低温余热发电；水泥行业新型干法窑实行降氮脱硝，新建改扩建水泥线脱硝效率不小于60%。4）重点区域大气污染防治“十二五”规划（环发（2023）130号）。水泥行业属于污染控制重点，建设、淘汰落后、NoX治理、粉尘治理等有明确规定。5）GB4915-2023水泥工业大气污染物排放原则、GB30485-2023水泥窑协同处置固体废物污染控制原则等原则已于2013年12月16日由环境保护部同意，其中新建企业自2014年3月1日起、既有企业自2015年7月1日起开

5、始实行。新原则对环境保护指标B控制较严，且比多数发达国家要严格。其中NoXB指标规定为400mgNm3,重点地区为320mgNm3,这势必对水泥行业时带来一定压力。国内各省市在“十二五”期间也对其辖区内的J水泥企业提出了NoX减排政策和规定，详见表10表1各地NOX减排政策序号省/市执行范围执行原则技术途径最终期限1北京市所有水泥窑270mgNm3“十二五”末2河北省所有水泥窑5OOmgNm3“十二五”末3山西省所有现役新型干法窑低氮燃烧+脱硝设备2023年6月4000td以上熟料线脱硝效率60%脱硝设备2023年终4陕西省2023td及以上新型干法水泥生产线脱硝效率30%低氮燃烧2023年终

6、250Otzd以上新型干法水泥生产线脱硝效率60%低氮燃烧+SNCR2023年终5杭州市所有水泥窑150mgNm32023年终6四川省既有2023td及以上新型干法水泥生产线脱硝效率40%SNCR“十二五”末新建、改扩建项目脱硝效率70%低氮燃烧+SNCR“十二五”末7湖南省所有现役2023td新型线脱硝效率30%低氮燃烧2023年终4000td以上熟料线脱硝效率60%低氮燃烧+SNCR2023年终8福建省新建新型干法水泥项目脱硝效率60%4000td以上新型干法水泥生产线脱硝效率60%2023年终202340001d（含2023td）新型干法水泥生产线脱硝效率50%2023年终2023td如

7、下新型干法水泥生产线脱硝效率30%2023年终9广东省所有水泥窑530mgNm3绝大多数新型干法水泥生产企业，不设置脱硝系统，很难到达这一原则，因此，采用合适的脱硝减排技术满足国家污染物减排的政策规定和法规规定已成为水泥工业氮氧化物减排技术迅速发展B要务。任务来源和工作简况2013年12月31日，工业和信息化部办公厅有关印发2023年第四批行业原则制修订计划B告知（工信厅科2023217号文），下达了（20232042TJC）水泥工厂脱硝技术规范节能领域行业原则项目。2014年2月28日，中国建材联合会原则质量部在北京组织召开了水泥工厂脱硝技术规范行业原则编制工作启动会，中国建筑材料联合会原则

8、质量部、中国中材国际工程股份有限企业、合肥水泥研究设计院、中材装备集团、中材国际环境工程（北京）有限企业、山东天璨环境保护科技有限企业、江苏科行集团、广东南大环境保护有限企业等单位参与了会议。因该项目与住建部下达0国标计划反复，会议重点讨论原则名称日勺调整、原则范围，成立原则编制工作组，工作分工、时间节点的安排等。会后经专家协商一致，原则名称改为水泥烧成系统脱硝技术控制规范；调整负责起草单位为：中国中材国际工程股份有限企业和合肥水泥研究设计院。通过4个月的努力，原则工作组查阅了大量日勺技术资料和有关国标，并结合数年来对水泥工厂脱硝系统设计、施工、安装、调试与验收及运行等方面的工作经验，起草小组

9、于2023年7月提出了本原则的工作组讨论稿。2014年7月18日，由中国建筑材料联合会在南京组织召开了该原则的第二次工作研讨会，中材装备集团有限企业、中材国际环境工程（北京）有限企业、山东天璨环境保护科技有限企业、中国建筑材料科学研究总院、北京建筑材料科学研究总院、葛洲坝集团水泥有限企业等多家有关单位0专家提出了大量宝贵的意见。起草小组根据研讨会会议纪要的修改意见，对工作组讨论稿的对应条款进行了修改、细化、删节、补充和论证，于2023年8月中旬完毕了征求意见稿，并以书面文稿和电子邮件两种形式发送至有关企业及有关部门的专家。本原则合用于各级政府建筑材料行业主管部门、各级环境保护部门、各设计单位和

10、水泥熟料生产企业对脱硝系统的设计、运行、维护等工作。三、原则名称更改阐明2023年，中华人民共和国住房与城镇建设部下达了水泥工厂脱硝技术规范日勺原则任务（住房与城镇建设部原行业原则计划为“水泥工厂脱硝设计规范”）。该任务B名称范围与本原则一致，为防止原则间的反复，本原则将定位为脱硝技术B控制规范。同步，为突出原则的合用性，且水泥企业生产线的NoX仅在水泥烧成系统内产生和排放。起草组将原则名称改为水泥烧成系统脱硝技术控制规范。四、原则选用技术范围的阐明现阶段，应用于水泥窑炉NOX排放控制的技术有低氮燃烧器、空气分级燃烧技术、燃料分级燃烧技术、添加矿化剂、选择性非催化还原SNCR法和选择性催化还原

11、法SCR0本原则重点考虑到脱硝技术的经济性、合用性和可操作性，且有助于推广无二次污染、成本低、但操作水平规定高日勺脱硝控制技术。本原则日勺脱硝技术控制规定重要针对窑头低氮燃烧、空气分级燃烧、燃料分级燃烧和SNCR等四种措施（SCR技术在国内水泥行业尚无实例，无法验证）。五、原则重要技术内容阐明5.1 水泥厂NO、产生环节分析目前国内水泥生产工艺重要有立窑和新型干法窑，由于立窑生产工艺存在着能耗高、污染大、水泥质量不稳定等缺陷，国家已逐渐淘汰立窑并向新型干法窑转变，通过近几年B发展，新型干法窑所占比例越来越大。新型干法窑的烧成工艺决定了其氮氧化物的排放量比立窑高，新型干法窑吨熟料的氮氧化物排放量

12、约为立窑的3倍。新型干法水泥生产过程中产生的氮氧化物，重要来自回转窑和分解炉，回转窑内重要是煨烧时物料熔融和矿物重结晶过程，物料温度必须超过1400,一般水泥窑主燃烧器形成B火焰温度1800-2200oC,在如此高温下，窑内气流中的氧气和氮气会反应生成氮氧化物，一般称之为热力型NO、。在水泥生产过程中，大概60%的煤粉进入分解炉，炉内温度一般在850I(MXrC之间，在此温度下，基本可以不考虑热力型NOx的形成，不过煤粉自身日勺氮元素会与氧气发生反应，产生氮氧化物，一般称之为燃料型NOx。水泥窑炉内产生BNO,重要有三种方式：高温下N与反应生成B热力型NO.、燃料中固定氮生成B燃料型NO,、低

13、温火焰下由于含碳自由基B存在生成B瞬时型NOx。简而言之，热力型NOX是由于燃烧反应的高温使得空气中的凡与Oz直接反应而生成0;燃料型NO”就是由燃料中日勺N与氧气反应而产生的；瞬时型NoX是由于在燃烧反应0过程中空气中的M与燃料燃烧过程中日勺部分中间产物反应而产生日勺。新型干法水泥窑产生NOMJ最重要来源：窑头和窑尾的燃料型NOx以及回转窑内的J热力型NOxo5.2 NOX控制技术5.2.1 减少烧成温度法水泥回转窑主燃烧器的火焰温度约为1600-1900oC,有的预分解窑系统甚至超过2000,气流在1200C以上的J停留时间一般超过3s,高温对减少热力型NOX不利，温度每上升IOOC,NO

14、X日勺生成量就会成倍增长。通过调整配料、加矿化剂等措施可以减少烧成温度从而减少热力型NO、的形成，但烧成温度减少会影响水泥熟料的质量，况且加入矿化剂等添加剂也会带来新B污染源，目前该技术很少使用。5.2.2 电子束辐照法电子束辐照法属于干式氨法脱硝技术，但此处的氨不是还原剂，而是中和剂。工作原理：在电子束辐照下，烟气中B02和HzO被高能电子激发产生强氧化性日勺活性基团0、OH和H2O,烟气中日勺NOX被这些活性基团迅速氧化成NCh,并与H2O作用生成HNo3。HNO3与喷入烟气中的氨发生化学反应，产生硝镂，从而到达脱除NOX的目0o这种技术预期脱NQ、效果很好，但设备费用和电耗也许比较高，目

15、前还处在试验研究阶段有待深入完善。5.2.3 窑头低氮燃烧低氮燃烧脱硝技术是指在老式B燃烧器基础上，通过合理减小燃烧器日勺一次风量,加大轴流风和旋流风的喷射风速，增长喷射风的推力，提高对高温燃烧烟气回流B卷吸作用，调整燃烧火焰周围气氛燃烧的条件，实现对火焰燃烧温度的稳定化控制，通过减少火焰峰值温度的方式实现克制热力氮氧化物B形成。5.2.4 空气分级燃烧空气分级燃烧脱硝技术是指在分解炉内合理布置三次风B供应，在分解炉内通过调整燃烧温度和燃烧气氛，在中下部的主燃烧区域形成碳氢基团、CO、HCN、CN、NHi等还原气氛，还原回转窑内形成的氮氧化物，剩余的三次风在分解炉的上部区域加入保证尾煤的燃尽。采用空气分级燃烧脱硝技术，燃烧速度的调整重要通过控制生料进入分解炉不一样层段的分料比例和三次风进入分解炉的上下比例，燃烧速度的快慢直接影响燃烧气氛0建立，对分料阀B调整及操作优化是影响三次风分风效果B关键原因，因此对分解炉内燃料0燃烧组织和