在生態(tài)文明建設(shè)的大背景下，水泥行業(yè)超低排放已成趨勢(shì)，且部分地區(qū)已開始將其視為重污染天氣是否停產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)然，降低大氣污染物排放是行業(yè)應(yīng)當(dāng)踐行的社會(huì)責(zé)任，超低排放也已成為水泥企業(yè)綠色轉(zhuǎn)型的重要內(nèi)容。

4月17日下午，在中國(guó)水泥網(wǎng)舉辦的在線分享會(huì)議上，中國(guó)水泥網(wǎng)高級(jí)顧問(wèn)賈華平以《水泥行業(yè)超低排放的難點(diǎn)分析與技術(shù)突破》為主題，深入剖析了當(dāng)前有關(guān)水泥行業(yè)超低排放的熱點(diǎn)難點(diǎn)問(wèn)題。

中國(guó)水泥網(wǎng)高級(jí)顧問(wèn)賈華平（資料圖）

一、超低排放的演化

目前水泥生產(chǎn)的大氣污染物排放仍然執(zhí)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 4915-2013，標(biāo)準(zhǔn)要求，新建企業(yè)自2014年03月01日起、現(xiàn)有企業(yè)自2015年07月01日起，一般地區(qū)按表1執(zhí)行，重點(diǎn)地區(qū)按表2執(zhí)行。

由表1、表2可見，多數(shù)企業(yè)牽涉的控制指標(biāo)主要有四項(xiàng)：顆粒物、二氧化硫、氮氧化物、氨逃逸。

實(shí)際上，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)為最低標(biāo)準(zhǔn)，這個(gè)要求不算太高，可以說(shuō)：現(xiàn)有生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)全部實(shí)現(xiàn)！

在生態(tài)文明和綠色發(fā)展的大背景下，鑒于國(guó)內(nèi)環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，特別是近年來(lái)治理霧霾的要求，以及嚴(yán)重的產(chǎn)能過(guò)剩，各地方政府對(duì)國(guó)家的環(huán)保政策給予了積極響應(yīng)，相繼出臺(tái)了自己的特別排放值實(shí)施計(jì)劃和管理措施，不但嚴(yán)格執(zhí)行了國(guó)家的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，而且因地制宜地制定了更加嚴(yán)格的地方標(biāo)準(zhǔn)，并達(dá)到了很有力度的落實(shí)。

值得一提的是，為了響應(yīng)國(guó)家環(huán)保治理和供給側(cè)改革的經(jīng)濟(jì)大局，水泥行業(yè)主動(dòng)的化危機(jī)為機(jī)遇，轉(zhuǎn)化產(chǎn)能過(guò)剩于錯(cuò)峰生產(chǎn)、利用協(xié)同保價(jià)支撐環(huán)保治理，既緩解了產(chǎn)能過(guò)剩、維護(hù)了行業(yè)的穩(wěn)定、又促進(jìn)了環(huán)保治理。

河北省和北京市，與國(guó)家同步執(zhí)行了更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)；處于京津冀污染通道上的、包括晉豫魯三省的28個(gè)城市，全部按國(guó)家重點(diǎn)地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行，對(duì)京津冀地區(qū)的霧霾治理作出了水泥行業(yè)的貢獻(xiàn)。不完全統(tǒng)計(jì)部分地區(qū)的嚴(yán)控標(biāo)準(zhǔn)見表3。

盡管我們作了很大努力，采取了很多措施，取得了很大進(jìn)步，但是由于各行各業(yè)都在進(jìn)步，就排放物貢獻(xiàn)排名來(lái)講，我們建材行業(yè)在全國(guó)工業(yè)系統(tǒng)中，依然位列第二至第三位。

其中：SO₂占到全國(guó)排放總量的10%左右，NO_X占到全國(guó)排放總量的14%，而且，水泥是建材行業(yè)的主要貢獻(xiàn)者。

2019年10月29日，中國(guó)建材聯(lián)合會(huì)的喬龍德會(huì)長(zhǎng)，在蕪湖提出了新的要求：無(wú)論是今天的減排目標(biāo)，還是此前提出的10、50、100指標(biāo)，都是過(guò)渡性目標(biāo)、不是最終目標(biāo)，行業(yè)必須朝著更低的、和無(wú)污染的排放目標(biāo)而奮斗，徹底改變與扭轉(zhuǎn)社會(huì)各界對(duì)行業(yè)的認(rèn)識(shí)和評(píng)價(jià)。

二、超低排放的難點(diǎn)分析

嚴(yán)格的要求需要相應(yīng)的技術(shù)支撐，否則只能是一句空話。就超低排放控制的顆粒物、二氧化硫、氮氧化物、氨逃逸四個(gè)指標(biāo)而言，覆蓋所有企業(yè)的是顆粒物、NO_X，SO₂只是部分原燃材料含硫高的企業(yè)，氨逃逸則主要來(lái)自于二氧化硫、氮氧化物的治理措施。

在粉塵治理上，超低排放沒(méi)有技術(shù)難度

粉塵治理已經(jīng)不存在技術(shù)難題，實(shí)際上，從上世紀(jì)80年代我們引進(jìn)一系列環(huán)保治理設(shè)備和技術(shù)以來(lái)，確實(shí)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但仔細(xì)分析就會(huì)發(fā)現(xiàn)，除了技術(shù)的先進(jìn)性以外，關(guān)鍵是過(guò)濾風(fēng)速的大幅度降低。

過(guò)濾風(fēng)速的降低，意味著裝備的加大、投資的加大，這也不過(guò)是一個(gè)重視程度的問(wèn)題。

SO₂的超低排放也不是難題

水泥窯本身就是很好的脫硫工藝，而且水泥行業(yè)近幾年已經(jīng)探索出多種行之有效的脫硫措施。只要給予一定的投入，采用相應(yīng)的措施，還是能夠?qū)崿F(xiàn)的，無(wú)非是一次性投資和運(yùn)行成本問(wèn)題。

關(guān)于硫排放，原來(lái)主要是在地域分布上不太均衡，北方的原燃材料含硫不高，脫硫問(wèn)題主要在于南方的一些企業(yè)；但隨著 原料資源的不斷貧化、低價(jià)位高硫煤的部分應(yīng)用、以及已經(jīng)熱化起來(lái)的協(xié)同處理，需要脫硫的水泥企業(yè)迅速增多。

水泥行業(yè)超低排放的最大難題是NO_X

要達(dá)到NO_X的超低排放，包括其他行業(yè)，目前比較成熟的技術(shù)只有SCR脫硝。但對(duì)于水泥行業(yè)，SCR脫硝也不成熟，這與行業(yè)的特點(diǎn)有關(guān)。

水泥行業(yè)實(shí)施SCR脫硝大致有三條路徑，遺憾的是，哪一條路徑都不理想！

① 高溫高塵，脫硝效率雖高，但除塵依然是難題，易造成催化劑堵塞、中毒、磨損。

② 中溫中塵，雖然對(duì)催化劑的堵塞、中毒、磨損有所緩解，但脫硝效率很難保證。

③ 低溫低塵，雖然解決了催化劑的堵塞、中毒、磨損問(wèn)題，但脫離了催化劑的溫度窗口，需要加熱、運(yùn)行成本很高。

恩格斯曾講：“ 一旦社會(huì)上有了技術(shù)需求，這種需求會(huì)比十所大學(xué)更能把科學(xué)推向前進(jìn)?！?這句話到現(xiàn)在依然有效，一定的壓力、特別是自加的壓力，往往能轉(zhuǎn)化為前進(jìn)的動(dòng)力。

水泥行業(yè)的生產(chǎn)企業(yè)、裝備行業(yè)、研究單位，以及大專院校，正是在這種壓力的促使下，積極的開始了適應(yīng)性改進(jìn)、研發(fā)、甚至是顛覆性創(chuàng)新，已經(jīng)有不少方案開始了工業(yè)試驗(yàn)，并取得了可喜的成果！

三、NO_X超低排放的技術(shù)突破

1．智能控制精準(zhǔn)噴氨的SNCR

目前水泥窯的SNCR空間上設(shè)在分解爐，然而分解爐的溫度場(chǎng)不是均勻分布的、而且不是固定不變的。噴氨脫硝有一個(gè)溫度窗口，在窗口以外的噴氨不但是無(wú)效的，而且會(huì)造成氨逃逸、形成氨污染，這就是造成SNCR脫硝效率不高的根本原因。

因此，智能控制精準(zhǔn)噴氨就成為提高SNCR效率的有效措施。

以窯磨智控擅長(zhǎng)的上海萬(wàn)澄公司，就在這方面發(fā)揮了自己的優(yōu)勢(shì)，其開發(fā)的“智能優(yōu)化控制+SNCR”技術(shù)，經(jīng)四川國(guó)大、四川德勝、四川利森三條5000t/d線的實(shí)施驗(yàn)證，均取得了NO_X排放濃度穩(wěn)定控制在低于50mg/m³以下的效果。

其原理主要是：采用分層級(jí)安裝可獨(dú)立控制的噴槍組，利用智能實(shí)時(shí)優(yōu)化控制系統(tǒng)對(duì)NO_x排放進(jìn)行預(yù)測(cè)，對(duì)生產(chǎn)工況的變化實(shí)時(shí)跟隨，

根據(jù)工況及時(shí)調(diào)整并分別控制氨水的噴射位置及噴射量，從而達(dá)到提高脫硝效率、減少氨水用量、降低氨逃逸的目的。

中控操作畫面截圖

現(xiàn)場(chǎng)噴氨控制閥集成柜

該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)：一次性投資很小，管理維護(hù)方便；問(wèn)題：氨水消耗量大、運(yùn)行成本較高，對(duì)燒成工況波動(dòng)較大的生產(chǎn)線難以適應(yīng)。比如在某廠進(jìn)行的6天試驗(yàn)，結(jié)果如下：

① NO_x控制在200mg/Nm³時(shí)，氨水實(shí)際用量為742L/h；

② NO_x控制在100mg/Nm³時(shí)，氨水實(shí)際用量為1169L/h；

③ NO_x控制在50mg/Nm³時(shí)，氨水實(shí)際用量為1356L/h。

2.多項(xiàng)措施組合增效的脫硝系統(tǒng)

面對(duì)NO_X排放愈來(lái)愈嚴(yán)的要求，采用多項(xiàng)成熟技術(shù)的組合增效，不失為一種簡(jiǎn)單有效的方法。由于風(fēng)險(xiǎn)較小，目前在這方面探索的水泥生產(chǎn)線比較多。

典型代表是江蘇信寧公司的5000t/d線，就采用了上海三融公司集合組成的“分級(jí)燃燒+SNCR+蒸汽催化燃燒”脫硝技術(shù)，以下是試驗(yàn)、改進(jìn)、優(yōu)化前后的對(duì)比表，和2019年05月10的運(yùn)行截圖。

由以上表和圖可見，優(yōu)點(diǎn)是一次性投資較小，管理維護(hù)簡(jiǎn)單。

問(wèn)題在于：分料、分煤過(guò)于復(fù)雜，特別給工況波動(dòng)時(shí)的操作調(diào)整帶來(lái)一定困難；較大的工況波動(dòng)將影響脫硝效果；氨水消耗量較大、運(yùn)行成本較高。

3.保留SNCR的高溫中塵SCR

登封宏昌公司距國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)的少林寺很近，首開水泥行業(yè)SCR脫硝，采用了西礦環(huán)保的“SNCR+高溫電除塵+SCR”方案，充分利用SNCR的經(jīng)濟(jì)性和SCR的高效性，較好的適應(yīng)了水泥行業(yè)的特點(diǎn)。以高溫保證催化劑效率，以除塵緩解催化劑的堵塞、中毒、磨損問(wèn)題，以并用SNCR減輕SCR的負(fù)擔(dān)。

宏昌項(xiàng)目投資約4000萬(wàn)元，改造工期約4個(gè)月，2018年9月份投運(yùn)，系統(tǒng)阻力1000Pa左右，溫度降低10℃左右，原SNCR還原劑消耗量降低。2018年10月14日通過(guò)專家組驗(yàn)收，NOX排放濃度可穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)50mg/Nm³以下，脫硝率可達(dá)90％以上，氨逃逸小于3ppm。

該項(xiàng)目的成功受到了各級(jí)政府、以及整個(gè)水泥行業(yè)的重視。2019年06月20日，國(guó)家生態(tài)環(huán)境部科技與財(cái)務(wù)司司長(zhǎng)鄒首民等，曾親臨現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研指導(dǎo)。

項(xiàng)目的工藝流程圖、宏昌公司現(xiàn)場(chǎng)圖如下：

優(yōu)點(diǎn)：高溫保證了穩(wěn)定的脫硝效率，高溫避開了硫酸氫銨的粘結(jié)堵塞，除塵緩解了催化劑的堵塞、中毒問(wèn)題；

問(wèn)題：一次性投資較大，催化劑的更換費(fèi)用較高，催化劑的實(shí)際壽命還有待進(jìn)一步觀察，環(huán)節(jié)較多管理相對(duì)復(fù)雜，特別是高溫、高空電除塵器的運(yùn)行維護(hù)。

4.無(wú)需除塵的高溫高塵SCR

蒂森、克虜伯、伯力鳩斯，這幾個(gè)都是世界上很牛的公司，現(xiàn)在又組合成一家了，更是厲害！關(guān)于水泥行業(yè)的高塵特點(diǎn)，他們認(rèn)為沒(méi)有問(wèn)題，高塵反而有利于緩解催化劑中毒；至于堵塞問(wèn)題，他們有有效的清灰手段。

因此，他們直接采用高溫高塵的SCR工藝，據(jù)說(shuō)他們有成熟的經(jīng)驗(yàn)，在德國(guó)的幾條線也是這么干的，而且都運(yùn)行良好。其工藝流程如下圖所示：

據(jù)介紹，蒂森克虜伯在水泥行業(yè)已有13年以上的催化劑脫硝運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，其成熟的技術(shù)是世界范圍內(nèi)高塵SCR應(yīng)用最多的解決方案，多年的經(jīng)驗(yàn)表明高塵SCR是降低NO_X最經(jīng)濟(jì)的方案。他們已經(jīng)掌握了相關(guān)的清灰工藝，并在多個(gè)工廠得到了驗(yàn)證。自2013年8月以來(lái)，其所有SCR項(xiàng)目全年運(yùn)行率都超過(guò)了95%。

他們之所以敢高溫高塵，除了自有的可靠的清灰系統(tǒng)以外，還有一個(gè)殺手锏，開發(fā)了自有的板式結(jié)構(gòu)的催化劑。

與現(xiàn)有蜂窩式催化劑相比，板式催化劑具有以下特點(diǎn)：孔率高、阻力小，風(fēng)速低、耐磨損，角落少、不易積灰、易清理，強(qiáng)度高、耐受力的特點(diǎn)，更適合于高塵環(huán)境。

對(duì)于一般的5000t/d生產(chǎn)線，目前為雙塔方案，設(shè)備采購(gòu)時(shí)間約5～6個(gè)月，現(xiàn)場(chǎng)安裝和對(duì)接時(shí)間約2個(gè)月，項(xiàng)目投資在4000萬(wàn)元左右。

該公司正在針對(duì)5000t/d線開發(fā)單塔方案，下一步采用單塔方案、以及催化劑國(guó)產(chǎn)化后，總投資有望降到3000萬(wàn)元左右。

根據(jù)他們已有水泥行業(yè)十余條生產(chǎn)線十幾年的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，大致可以做到2-3年換一層催化劑，一般設(shè)計(jì)為4層催化劑，一層催化劑基本可以用到10年左右。

當(dāng)然，催化劑壽命與煙氣及粉塵組份有關(guān)，具體的使用壽命將根據(jù)項(xiàng)目的具體情況提供一個(gè)預(yù)期的壽命管理。

在大家一臉茫然之際，中國(guó)水泥最牛的海螺水泥選擇了蒂森克虜伯的脫硝技術(shù)，而且一干就是兩條線。目前，海螺濟(jì)寧、海螺南京兩條線已于去年相繼投運(yùn)，而且運(yùn)行穩(wěn)定。

濟(jì)寧海螺、南京海螺的現(xiàn)場(chǎng)圖分別如下：

濟(jì)寧海螺的SCR系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)圖

南京海螺的SCR系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)圖

濟(jì)寧海螺項(xiàng)目于2019年08月21日投產(chǎn)運(yùn)行，整個(gè)系統(tǒng)阻力不到400Pa，高溫風(fēng)機(jī)電耗增加不多。SNCR已經(jīng)停用，目前只使用SCR系統(tǒng)，進(jìn)口NOx濃度在700～800mg/Nm³, 出口濃度控制住在60mg/Nm³左右，氨水（20%濃度）使用量在600kg/h 左右，氨逃逸穩(wěn)定在2～3mg/Nm³ 左右。

南京海螺項(xiàng)目于2019年11月底投產(chǎn)運(yùn)行，總體效果優(yōu)于濟(jì)寧海螺。由于該線分級(jí)燃燒運(yùn)行較好，進(jìn)口可以做到500mg/Nm³左右，出口一般控制在30～40mg/Nm³，氨逃逸穩(wěn)定在2～3mg/Nm³ 左右。

總體上，兩條線運(yùn)行穩(wěn)定，全面實(shí)現(xiàn)了NOX排放≤100mg/Nm³，氨逃逸≤8 mg/Nm³的目標(biāo)。

需要說(shuō)明的是，盡管改造的目標(biāo)是NOX排放≤100 mg/Nm³，但在濟(jì)寧海螺還是安排了更高目標(biāo)的試驗(yàn)：短時(shí)間運(yùn)行了幾個(gè)小時(shí)，可以將NOX排放穩(wěn)定控制在20～27mg/Nm³，只是氨水消耗量大一些而已。

優(yōu)點(diǎn)：高溫保證了穩(wěn)定的脫硝效率，高溫避開了硫酸氫銨的粘結(jié)堵塞，系統(tǒng)流程簡(jiǎn)化方便了管理、減小了維護(hù)量。

問(wèn)題：一次性投資較大，催化劑的更換費(fèi)用較高，催化劑的壽命還有待進(jìn)一步觀察。

5.金屬濾袋高溫超低塵SCR

SCR是目前全世界、各行業(yè)的主流脫硝技術(shù)，國(guó)內(nèi)的典型代表是電力行業(yè)，已經(jīng)發(fā)展成為一項(xiàng)成熟的脫硝技術(shù)。

但在水泥行業(yè)，則處于剛剛起步的探索階段。為什么？SCR有一個(gè)溫度窗口，這個(gè)窗口正處于廢氣的高塵位置，而且粉塵含有導(dǎo)致催化劑中毒的成分！

水泥行業(yè)的SCR脫硝特點(diǎn)：合適的溫度窗口，粉塵濃度太高、有毒性、有粘性，對(duì)催化劑的堵塞、中毒始終是一個(gè)麻煩和顧慮；合適的粉塵窗口，溫度又偏低，僅管目前已開發(fā)了一些低溫催化劑，對(duì)脫硝效率還是有較大影響。

鑒于以上兩點(diǎn)，如果能實(shí)現(xiàn)高溫粉塵凈化，難題也就迎刃而解了！

2019年11月10日登電集團(tuán)采用遠(yuǎn)致環(huán)保的高溫電袋（SCR）塵硝一體化脫硝系統(tǒng)投產(chǎn)運(yùn)行，從而為水泥行業(yè)的超低排放又趟出了一條新路。

初期運(yùn)行就取得了非常理想的效果：系統(tǒng)壓損580-630Pa，粉塵排放＜10mg，NO_X＜20mg, 噴氨量＜0.2m³/h，氨逃逸＜3ppm。

登電集團(tuán)塵硝一體化處置現(xiàn)場(chǎng)圖

該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)指標(biāo)：

1，耐高溫：設(shè)備溫度運(yùn)行工況溫度區(qū)間為：300-400℃；

2，收塵效率高：最高入口粉塵＜100g/Nm³，出口粉塵濃度<10mg/Nm³；

3，整體阻力小：入口喇叭至SCR出口整體設(shè)計(jì)壓力1200Pa；

4，催化劑選型：無(wú)塵工況下催化劑選型最優(yōu)化，催化效率高，耗量減少60%-70%；

5，耗氨量變化：耗氨量降低50%-60%；

6，壽命長(zhǎng)：金屬濾袋設(shè)計(jì)壽命≥5年，催化劑設(shè)計(jì)壽命5年；

7，設(shè)備能耗低：運(yùn)行主動(dòng)能耗低，詳見運(yùn)行參數(shù)匯總表。

登電集團(tuán)塵硝一體化處置原理圖

該技術(shù)的關(guān)鍵在于高溫、高塵、高效除塵！為了確保除塵效果，系統(tǒng)采用了不銹鋼絲織多層濾料的電袋復(fù)合除塵器。電除塵適應(yīng)預(yù)熱器出口的超高濃度；絲織多層濾袋確保凈化后的超低排放；不銹鋼濾料滿足了高溫工況和防腐需要。

不銹鋼絲織濾袋除塵器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖

不銹鋼絲織濾袋短節(jié)樣品

優(yōu)點(diǎn)：高溫除塵既滿足了催化劑的溫度窗口，又解除了對(duì)催化劑的堵塞和中毒麻煩，同時(shí)解決了粉塵對(duì)余熱發(fā)電鍋爐傳熱的影響，順便降低了對(duì)后續(xù)設(shè)備（包括高溫風(fēng)機(jī)）的磨損和腐蝕。

問(wèn)題：金屬濾料成本較高，約為同級(jí)別袋除塵器的兩倍，需要進(jìn)一步優(yōu)化降低；運(yùn)行時(shí)間尚短，濾袋的清堵和壽命有待進(jìn)一步觀察。

6.脫硝劑直噴分解爐脫硝

SCR是目前脫硝超低排放技術(shù)的頂梁柱，其技術(shù)核心是脫硝催化劑。遺憾的是，目前國(guó)內(nèi)外商用的脫硝催化劑均為V2O5/TiO2體系，而美國(guó)、歐盟環(huán)境署、中國(guó)國(guó)家環(huán)保部都已將V2O5定為劇毒污染物。

SCR的催化劑不僅在使用中存在堵塞、中毒問(wèn)題，在已有生產(chǎn)線的改造設(shè)計(jì)上存在空間布局的困難，而且還存在催化劑老化后的保管、回收問(wèn)題。

南京工業(yè)大學(xué)材料化學(xué)工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的祝社民團(tuán)隊(duì)，在有關(guān)部門的同力支持下，毅然另辟蹊徑、放棄了SCR技術(shù)，轉(zhuǎn)向開發(fā)了一種稀土基直噴脫硝劑，而且脫硝性能初步試驗(yàn)達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平。2014年入選國(guó)家鼓勵(lì)發(fā)展的重大環(huán)保技術(shù)，2016年被國(guó)家三部委指定為釩基催化劑的替代產(chǎn)品，2017年被環(huán)保部評(píng)為國(guó)際百?gòu)?qiáng)環(huán)保技術(shù)，入選工信部重點(diǎn)新材料首批次應(yīng)用示范項(xiàng)目。

該成果在研發(fā)過(guò)程中，曾獲得如下財(cái)政支持：

①在基礎(chǔ)研究階段，獲得國(guó)家自然科學(xué)基金4項(xiàng)，分別是50872052、51172107、21106071、51272105；

②在應(yīng)用研究階段，獲得國(guó)家“863”計(jì)劃專項(xiàng) 2009AA05Z313；

③示范工程階段，獲得國(guó)家“十二五”科技支撐計(jì)劃 2012BAE01BO3；

④產(chǎn)業(yè)化階段，獲得國(guó)家發(fā)改委新興產(chǎn)業(yè)及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整專項(xiàng) 發(fā)改辦產(chǎn)業(yè)（2011）1935。

鑒于水泥生產(chǎn)中廢氣含塵濃度高的特點(diǎn)，催化劑載體的堵塞始終是難以逾越的障礙，項(xiàng)目另辟蹊徑采用了向分解爐噴射的新方案；根據(jù)停留時(shí)間和分散度的需要，在分解爐下部噴入粉狀脫硝劑、在分解爐上部噴入液體脫硝劑。

上部噴入的液體脫硝劑，只是比氨水粘稠一些，原有的噴（氨）系統(tǒng)可資利用，不用新建噴入系統(tǒng)，幾乎不需要直接投資。

據(jù)項(xiàng)目帶頭人祝社民介紹：2018年底，經(jīng)甘肅某水泥廠、江蘇某水泥廠試驗(yàn)表明，在窯尾NO_x為1100PPM的情況下，NO_x排放值可穩(wěn)定控制在50 mg/Nm³以下，甚至更低；下一步的工作，主要是對(duì)脫硝劑噴入點(diǎn)和噴入量進(jìn)一步優(yōu)化，優(yōu)化后即可進(jìn)行全面推廣。

祝社民做項(xiàng)目初步驗(yàn)收?qǐng)?bào)告

祝社民表示，感謝江蘇興寧提供了試驗(yàn)機(jī)會(huì)，試驗(yàn)效果很好。該生產(chǎn)線為5700t/d熟料線，加入量300～400kg/h，在停掉SNCR噴氨后、上下同時(shí)噴入該催化劑，能將NO_X穩(wěn)定控制在50mg/Nm³以下。

在利用現(xiàn)有SNCR噴氨設(shè)備的情況下，改造費(fèi)用只有普通SCR改造的1/20；而且不存在催化劑回收問(wèn)題、更不存在氨逃逸問(wèn)題。

祝社民表示：與SNCR控制200mg/Nm³相比，根據(jù)窯尾廢氣的NO_X含量大?。?00～1200 mg/Nm³），控制50mg/Nm³以下的脫硝成本估計(jì)增加4～8元/t熟料。

那么，綜合考慮“投資成本+運(yùn)行成本”與SCR相比，南工大的“分解爐直噴脫硝劑”技術(shù)是否具有優(yōu)勢(shì)呢？

我們?cè)O(shè)定幾個(gè)條件比一下看看：按5000t/d水泥窯脫硝考慮，SCR脫硝的一次性投資按4000萬(wàn)元計(jì)算，現(xiàn)有一年期貸款利率考慮各企業(yè)貸款條件在 5.6～6.0%之間，一年以后按滾動(dòng)還舊貸新，設(shè)定利率不變。

SCR一次性投資的單位成本構(gòu)成如下表：

由此可見，SCR一次性投資的成本并不算高，最高的也不到2元/t熟料。也就是說(shuō)，直噴脫硝技術(shù)，運(yùn)行成本不得比SCR高出1.7元/t熟料、有的甚至不得高出1.3元/t熟料，否則就沒(méi)有競(jìng)爭(zhēng)力了！

遺憾的是，上面的估算比現(xiàn)有SNCR還要高4～8元/t熟料。

優(yōu)點(diǎn)：一次性投資極低，管理維護(hù)簡(jiǎn)單，操作使用方便，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，不存在氨逃逸，不存在催化劑回收。

問(wèn)題：主要在于運(yùn)行成本的大小，按目前水平初略估計(jì)，運(yùn)行成本已經(jīng)高到難以接受的程度。

但愿并相信隨著技術(shù)的成熟，運(yùn)行成本能降到可以接受的程度。

7.分級(jí)燃燒超低脫硝

我們?cè)偈煜げ贿^(guò)的預(yù)分解水泥工藝，實(shí)際上就是一種分級(jí)燃燒，所以我們對(duì)分級(jí)燃燒有一種親切感，這是我們的固有本領(lǐng)。

在控制NO_X排放的初期，我們很自然的又采用了分級(jí)燃燒，只是隨著排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，在原有的分級(jí)燃燒無(wú)法滿足脫硝需要的情況下，我們又借鑒其他行業(yè)的經(jīng)驗(yàn)，逐步擴(kuò)展到SNCR以至SCR。

逐漸固化了“分級(jí)燃燒落后”的意識(shí)，結(jié)果把脫硝搞得越來(lái)越復(fù)雜！

那么，分級(jí)燃燒是否還有改進(jìn)優(yōu)化的空間呢？

一向重視技術(shù)創(chuàng)新的天瑞水泥就“不忘初心”，又對(duì)分級(jí)燃燒做了認(rèn)真的分析研究，結(jié)果出乎預(yù)料，獲得了很好的脫硝效果。使一項(xiàng)初級(jí)的脫硝技術(shù)蛻變?yōu)橄冗M(jìn)的脫硝手段，不僅獲得了理想的脫硝效果，而且還兼得了提產(chǎn)和節(jié)能降耗。

就燒成系統(tǒng)來(lái)講，我們都知道回轉(zhuǎn)窯是NO_X的主要來(lái)源，卻把主要精力放在了分解爐改造上，而對(duì)受到空間制約的窯尾煙道和分解爐錐體幾乎沒(méi)有反抗，雖然也取得了一定的效果，但要達(dá)到超低排放可就難了。

而天瑞水泥正是看透了這一點(diǎn)，他們將主要精力用在了后窯口，大幅度加長(zhǎng)了窯尾煙道、專門給后窯口加了蒸發(fā)室，將窯尾煙氣在進(jìn)入分解爐前、就將NOX控制在了100mg/Nm³以下，大大降低了分解爐的脫硝負(fù)擔(dān)。

從2018年底到2019年中，天瑞水泥在半年多的時(shí)間內(nèi)，已陸續(xù)在衛(wèi)輝2#窯、登電、永安改造了3條5000t/d線 和滎陽(yáng)1條12000t/d線，都取得了很好的效果：NOX排放濃度達(dá)到20～30 mg/Nm³，氨逃逸達(dá)到3 mg/Nm³以下，氨水用量只有0.7～0.8t/h，窯產(chǎn)能提高了10%左右。

衛(wèi)輝公司兩條5000t/d線的預(yù)熱器對(duì)比

就5000t/d線來(lái)講，改造工期在50天左右，改造費(fèi)用約為3000萬(wàn)元/條。如果采用甲供材協(xié)議，費(fèi)用還可能進(jìn)一步降低。

衛(wèi)輝公司20191016脫硝系統(tǒng)中控截圖

衛(wèi)輝公司20191016日11:00:07的中控截圖：未改造的1#窯，氨水用量為0.98m3/h，NOX排放濃度為73mg/Nm³，氨逃逸為4.75mg/Nm³；已改造的2#窯，氨水用量為0.40m3/h，NOX排放濃度為26mg/Nm³，氨逃逸為2.48mg/Nm³。

優(yōu)點(diǎn)：與SCR相比，脫硝效果更好一些，一次性投資低了四分之一，管理維護(hù)簡(jiǎn)單，操作使用方便，運(yùn)行穩(wěn)定可靠，不存在催化劑回收。

問(wèn)題：由于各廠的工況和原燃材料不同，投運(yùn)初期有可能會(huì)遇到局部結(jié)皮，還需要針對(duì)性的局部小改。