《水泥燒成系統(tǒng)脫硝技術控制規(guī)范》

1、水泥燒成系統(tǒng)脫硝技術控制規(guī)范水泥燒成系統(tǒng)脫硝技術控制規(guī)范編編 制制 說說 明明中國中材國際工程股份有限公司中國中材國際工程股份有限公司合肥水泥研究設計院合肥水泥研究設計院2014 年年 7 月月水泥燒成系統(tǒng)脫硝技術控制規(guī)范編制說明一、一、前言前言隨著我國社會經(jīng)濟的快速穩(wěn)定發(fā)展，大氣污染物排放量不斷增加，由此引發(fā)了一系列的環(huán)境問題。 “十二五規(guī)劃綱要”明確提出了推進火電、鋼鐵、有色、化工、建材等行業(yè)的 SO2和 NOx的治理工作。建材行業(yè)是其中重點治理的行業(yè)之一。水泥工業(yè)作為建材工業(yè)的主要力量，產(chǎn)量由 2000 年的 5.97 億噸，到 2005 年增加為 10.6 億噸，2010 年水泥產(chǎn)能為

2、 18.68 億噸。對應的 NOx排放量分別為 77 萬噸、136 萬噸、200 萬噸。2013 年全國熟料產(chǎn)量為 13.6 億噸、水泥產(chǎn)量為 24.1 億噸，同比增長 9.6%。水泥行業(yè)是全國高能耗重污染行業(yè)，對環(huán)境的壓力日趨增大。經(jīng)初步估算，顆粒物排放占全國排放總量的 2030%，SO2排放占全國排放總量的 56%，NOx排放占全國排放總量的 1015%。國家發(fā)改委數(shù)據(jù)顯示：截止 2010 年底，國內新型干法水泥生產(chǎn)線已達 1300 多條。4000t/d、5000t/d 規(guī)模水泥線占 60%左右，總計 800 多條。2009 年，中國建材研究總院和合肥水泥研究設計院共同對我國代表性的 15

3、00t/d 規(guī)模以上的 9 條新型干法水泥窯進行了 NOx測試，檢測結果表明：5000t/d、2500t/d 和1500t/d 窯的 NOx排放分別平均為：600mg/Nm3、1100mg/Nm3和 1600mg/Nm3，全國新型干法水泥窯氮氧化物排放量加權平均值約為 800mg/Nm3。十二五期間，NOx被納入控制目標，各類政策法規(guī)及控制標準相繼出臺：1) 國務院關于印發(fā)“十二五”節(jié)能減排綜合性工作方案的通知 （國發(fā)201126 號）：“推動燃煤電廠、水泥等行業(yè)脫硝，氮氧化物削減 358 萬噸” ；“新型干法水泥窯實施低氮燃燒，配套建設脫硝設施” 。2) 國務院關于印發(fā)國家環(huán)境保護“十二五”

4、規(guī)劃的通知 （國發(fā)201142 號）： 聯(lián)防聯(lián)控重點區(qū)域，實施大氣污染物特別排放限值； 對水泥等行業(yè)SO2、NOx和 PM 進行控制，新型干法水泥窯進行低氮燃燒改造，新建水泥線安裝效率大于 60%脫硝設施。3) 國務院關于印發(fā)節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃的通知 （國發(fā)201240 號）： 2015 年水泥行業(yè) NOx排放量控制在 150 萬噸； 推廣大型新型干法水泥線，普及純低溫余熱發(fā)電； 水泥行業(yè)新型干法窯實施降氮脫硝，新建改擴建水泥線脫硝效率大于 60%。4) 重點區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃 （環(huán)發(fā)2012130 號） 。水泥行業(yè)屬于污染控制重點，建設、淘汰落后、NOx治理、粉塵治理等有明確

5、要求 。5) GB 4915-2013水泥工業(yè)大氣污染物排放標準 、GB 30485-2013水泥窯協(xié)同處置固體廢物污染控制標準等標準已于 2013 年 12 月 16 日由環(huán)保部批準，其中新建企業(yè)自 2014 年 3 月 1 日起、現(xiàn)有企業(yè)自 2015 年 7 月 1 日起開始實施。新標準對環(huán)保指標的控制較嚴，且比多數(shù)發(fā)達國家要嚴格。其中 NOx的指標要求為 400mg/Nm，重點地區(qū)為 320mg/Nm，這勢必對水泥行業(yè)的帶來一定壓力。國內各省市在“十二五”期間也對其轄區(qū)內的水泥企業(yè)提出了 NOx 減排政策和要求，詳見表 1。表表1 1 各地各地NOx減排政策減排政策序號序號省省/市市執(zhí)行

6、范圍執(zhí)行范圍執(zhí)行標準執(zhí)行標準技術路徑技術路徑最后期限最后期限1北京市所有水泥窯270mg/Nm3“十二五”末2河北省所有水泥窯500mg/Nm3“十二五”末所有現(xiàn)役新型干法窯低氮燃燒+脫硝設備2014年6月3山西省4000t/d以上熟料線脫硝效率60%脫硝設備2013年底2000t/d及以上新型干法水泥生產(chǎn)線脫硝效率30%低氮燃燒2012年底4陜西省2500t/d以上新型干法水泥生產(chǎn)線脫硝效率60%低氮燃燒+SNCR2013年底5杭州市所有水泥窯150mg/Nm32013年底現(xiàn)有2000t/d及以上新型干法水泥生產(chǎn)線脫硝效率40%SNCR“十二五”末6四川省新建、改擴建項目脫硝效率70%低氮燃

7、燒“十二五”+SNCR末所有現(xiàn)役2000t/d新型線脫硝效率30%低氮燃燒2013年底7湖南省4000t/d以上熟料線脫硝效率60%低氮燃燒+SNCR2013年底新建新型干法水泥項目脫硝效率60%4000t/d以上新型干法水泥生產(chǎn)線脫硝效率60%2012年底20004000t/d（含2000t/d）新型干法水泥生產(chǎn)線脫硝效率50%2013年底8福建省2000t/d以下新型干法水泥生產(chǎn)線脫硝效率30%2013年底9廣東省所有水泥窯530mg/Nm3絕大多數(shù)新型干法水泥生產(chǎn)企業(yè)，不設置脫硝系統(tǒng)，很難達到這一標準，因此，采用合適的脫硝減排技術滿足國家污染物減排的政策要求和法規(guī)規(guī)定已成為水泥工業(yè)氮氧化

8、物減排技術快速發(fā)展的要務。二、二、任務來源和工作簡況任務來源和工作簡況2013 年 12 月 31 日，工業(yè)和信息化部辦公廳關于印發(fā) 2013 年第四批行業(yè)標準制修訂計劃的通知（工信廳科2013217 號文） ，下達了（2013-2042T-JC） 水泥工廠脫硝技術規(guī)范節(jié)能領域行業(yè)標準項目。2014 年 2 月 28 日，中國建材聯(lián)合會標準質量部在北京組織召開了水泥工廠脫硝技術規(guī)范行業(yè)標準編制工作啟動會，中國建筑材料聯(lián)合會標準質量部、中國中材國際工程股份有限公司、合肥水泥研究設計院、中材裝備集團、中材國際環(huán)境工程（北京）有限公司、山東天璨環(huán)?？萍加邢薰?、江蘇科行集團、廣東南大環(huán)保有限公司等單

9、位參加了會議。因該項目與住建部下達的國家標準計劃重復，會議重點討論標準名稱的調整、標準范圍，成立標準編制工作組，工作分工、時間節(jié)點的安排等。會后經(jīng)專家協(xié)商一致，標準名稱改為水泥燒成系統(tǒng)脫硝技術控制規(guī)范 ；調整負責起草單位為：中國中材國際工程股份有限公司和合肥水泥研究設計院。經(jīng)過 4 個月的努力，標準工作組查閱了大量的技術資料和相關國家標準，并結合多年來對水泥工廠脫硝系統(tǒng)設計、施工、安裝、調試與驗收及運行等方面的工作經(jīng)驗，起草小組于 2014 年 7 月提出了本標準的工作組討論稿。2014 年 7 月 18 日，由中國建筑材料聯(lián)合會在南京組織召開了該標準的第二次工作研討會，中材裝備集團有限公司、

10、中材國際環(huán)境工程（北京）有限公司、山東天璨環(huán)保科技有限公司、中國建筑材料科學研究總院、北京建筑材料科學研究總院、葛洲壩集團水泥有限公司等多家相關單位的專家提出了大量寶貴的意見。起草小組根據(jù)研討會會議紀要的修改意見，對工作組討論稿的相應條款進行了修改、細化、刪節(jié)、補充和論證，于 2014 年 8 月中旬完成了征求意見稿，并以書面文稿和電子郵件兩種形式發(fā)送至相關企業(yè)及相關部門的專家。本標準適用于各級政府建筑材料行業(yè)主管部門、各級環(huán)保部門、各設計單位和水泥熟料生產(chǎn)企業(yè)對脫硝系統(tǒng)的設計、運行、維護等工作。三、三、標準標準名稱更改說明名稱更改說明2014 年，中華人民共和國住房與城鄉(xiāng)建設部下達了水泥工廠

11、脫硝技術規(guī)范的標準任務（住房與城鄉(xiāng)建設部原行業(yè)標準計劃為“水泥工廠脫硝設計規(guī)范” ） 。該任務的名稱范圍與本標準一致，為避免標準間的重復，本標準將定位為脫硝技術的控制規(guī)范。同時，為突出標準的適用性，且水泥企業(yè)生產(chǎn)線的 NOx僅在水泥燒成系統(tǒng)內產(chǎn)生和排放。起草組將標準名稱改為水泥燒成系統(tǒng)脫硝技術控制規(guī)范 。四、四、標準選用技術范圍的說明標準選用技術范圍的說明現(xiàn)階段，應用于水泥窯爐 NOx排放控制的技術有低氮燃燒器、空氣分級燃燒技術、燃料分級燃燒技術、添加礦化劑、選擇性非催化還原 SNCR 法和選擇性催化還原法SCR。本標準重點考慮到脫硝技術的經(jīng)濟性、適用性和可操作性，且有利于推廣無二次污染、成本

12、低、但操作水平要求高的脫硝控制技術。本標準的脫硝技術控制要求主要針對窯頭低氮燃燒、空氣分級燃燒、燃料分級燃燒和 SNCR 等四種方法（SCR 技術在國內水泥行業(yè)尚無實例，無法驗證） 。五、五、標準主要技術內容說明標準主要技術內容說明5.1 水泥廠水泥廠NOx產(chǎn)生環(huán)節(jié)分析產(chǎn)生環(huán)節(jié)分析目前國內水泥生產(chǎn)工藝主要有立窯和新型干法窯，由于立窯生產(chǎn)工藝存在著能耗高、污染大、水泥質量不穩(wěn)定等缺點，國家已逐步淘汰立窯并向新型干法窯轉變，通過近幾年的發(fā)展，新型干法窯所占比例越來越大。新型干法窯的燒成工藝決定了其氮氧化物的排放量比立窯高，新型干法窯噸熟料的氮氧化物排放量約為立窯的 3 倍。新型干法水泥生產(chǎn)過程中產(chǎn)

13、生的氮氧化物，主要來自回轉窯和分解爐，回轉窯內主要是煅燒時物料熔融和礦物重結晶過程，物料溫度必須超過 1400，通常水泥窯主燃燒器形成的火焰溫度 18002200，在如此高溫下，窯內氣流中的氧氣和氮氣會反應生成氮氧化物，通常稱之為熱力型 NOx。在水泥生產(chǎn)過程中，大約 60%的煤粉進入分解爐，爐內溫度一般在 8501000之間，在此溫度下，基本可以不考慮熱力型NOx的形成，但是煤粉自身的氮元素會與氧氣發(fā)生反應，產(chǎn)生氮氧化物，通常稱之為燃料型 NOx。水泥窯爐內產(chǎn)生的 NOx主要有三種方式：高溫下 N2與 O2反應生成的熱力型 NOx、燃料中固定氮生成的燃料型 NOx、低溫火焰下由于含碳自由基的

14、存在生成的瞬時型NOx。簡而言之，熱力型 NOx是由于燃燒反應的高溫使得空氣中的 N2與 O2直接反應而生成的；燃料型 NOx就是由燃料中的 N 與氧氣反應而產(chǎn)生的；瞬時型 NOx是由于在燃燒反應的過程中空氣中的 N2與燃料燃燒過程中的部分中間產(chǎn)物反應而產(chǎn)生的。新型干法水泥窯產(chǎn)生 NOx的最主要來源：窯頭和窯尾的燃料型 NOx以及回轉窯內的熱力型 NOx。5.2 NOx控制技術控制技術5.2.1 降低燒成溫度法降低燒成溫度法水泥回轉窯主燃燒器的火焰溫度約為 16001900，有的預分解窯系統(tǒng)甚至超過2000，氣流在 1200以上的停留時間一般超過 3s，高溫對減少熱力型 NOx不利，溫度每上升

15、 100，NOx的生成量就會成倍增長。通過調整配料、加礦化劑等方法可以降低燒成溫度從而減少熱力型 NOx的形成，但燒成溫度降低會影響水泥熟料的質量，況且加入礦化劑等添加劑也會帶來新的污染源，目前該技術很少使用。5.2.2 電子束輻照法電子束輻照法 電子束輻照法屬于干式氨法脫硝技術，但此處的氨不是還原劑，而是中和劑。工作原理：在電子束輻照下，煙氣中的 O2和 H2O 被高能電子激發(fā)產(chǎn)生強氧化性的活性基團 O、OH 和 H2O，煙氣中的 NOx被這些活性基團迅速氧化成 NO2，并與 H2O 作用生成 HNO3。HNO3與噴入煙氣中的氨發(fā)生化學反應，產(chǎn)生硝銨，從而達到脫除 NOx的目的。這種技術預期

16、脫 NOx效果較好，但設備費用和電耗可能比較高，目前還處于實驗研究階段有待進一步完善。5.2.3 窯頭低氮燃燒窯頭低氮燃燒 低氮燃燒脫硝技術是指在傳統(tǒng)的燃燒器基礎上，通過合理減小燃燒器的一次風量，加大軸流風和旋流風的噴射風速，增加噴射風的推力，提升對高溫燃燒煙氣回流的卷吸作用，調整燃燒火焰周邊氣氛燃燒的條件，實現(xiàn)對火焰燃燒溫度的穩(wěn)定化控制，通過降低火焰峰值溫度的方式實現(xiàn)抑制熱力氮氧化物的形成。5.2.4 空氣分級燃燒空氣分級燃燒 空氣分級燃燒脫硝技術是指在分解爐內合理布置三次風的供給，在分解爐內通過調整燃燒溫度和燃燒氣氛，在中下部的主燃燒區(qū)域形成碳氫基團、CO、HCN、CN、NHi 等還原氣氛

17、，還原回轉窯內形成的氮氧化物，剩余的三次風在分解爐的上部區(qū)域加入保證尾煤的燃盡。 采用空氣分級燃燒脫硝技術，燃燒速度的調整主要通過控制生料進入分解爐不同層段的分料比例和三次風進入分解爐的上下比例，燃燒速度的快慢直接影響燃燒氣氛的建立，對分料閥的調整及操作優(yōu)化是影響三次風分風效果的關鍵因素，因此對分解爐內燃料的燃燒組織和上下風量的調整優(yōu)化必須進行合理的設計，才能保證在分解爐內形成預期的還原氣氛控制要求。5.2.5 燃料分級燃燒脫硝技術燃料分級燃燒脫硝技術 分級燃燒脫硝的基本原理是在煙室和分解爐之間建立還原燃燒區(qū)，將原分解爐用煤的一部分均布到該區(qū)域內，使其缺氧燃燒以便產(chǎn)生 CO、CH4、H2、HC

18、N 和固定碳等還原劑。這些還原劑與窯尾煙氣中的 NOx 發(fā)生反應，將 NOx 還原成 N2 等無污染的惰性氣體，此外，煤粉在缺氧條件下燃燒也抑制了自身燃料型 NOx產(chǎn)生，從而實現(xiàn)水泥生產(chǎn)過程中的 NOx減排。利用原有分解爐煤粉輸送系統(tǒng)，在分解爐送煤管路上，增設幾臺煤粉分配器，將原先進分解爐錐部的兩股煤粉分成若干股，新增的若干股煤進入煙室，利用煙室部位低氧含量和氣流溫度高的工藝特點，讓煤粉在煙室內缺氧燃燒產(chǎn)生還原氣氛，并在高溫條件下與來自窯內的氮氧化物發(fā)生反應，將氮氧化物轉變成無污染的 N2。當新增煤粉進入煙室時，會引起煙室區(qū)域局部高溫，導致煙室結皮加重，為了解決該問題，在煤粉管路上設置煤粉增速

19、器，讓煤粉盡可能的不貼壁，不讓煤粉在煙室壁上“糊墻” 。同時，新增下料管，即將 C4 級筒下料管進行分料處理，在煙室上新增一個下料點，利用生料分解吸熱的特點，降低煙室局部高溫。影響分級燃燒脫硝技術應用及效果的主要因素包括：原、燃料的情況、煤粉在脫硝區(qū)的停留時間、窯尾的氧含量等。1）嚴格控制原、燃料中的有害成分，生料中的 Cl0.015%(0.02%max)，K2O+Na2O1%，硫堿比：0.61，燃料中的 S1.5%，以保證系統(tǒng)的正常穩(wěn)定；2）相對無煙煤而言，煙煤的高揮發(fā)份能夠提供更多還原物質，提高分級燃燒的脫硝效率；3）窯尾煙室的氧含量越低（O21.2%） ，分級燃燒的脫硝效果越好。在窯尾氧

20、含量高于 3.5%時，分級燃燒難以取得明顯效果；4）脫硝區(qū)空間需能夠滿足煤粉及還原性物質還原 NOx所需的停留時間。5.2.6 SNCR 脫硝技術脫硝技術 SNCR 是選擇性非催化還原，其原理是：將還原劑（氨水或尿素水溶液）通過霧化噴射系統(tǒng)直接噴入分解爐合適溫度區(qū)域，霧化后的氨與 NOx（NO、NO2等混合物）進行選擇性非催化還原反應，將 NOx 轉化成無污染的 N2和水。還原劑噴入點位置至關重要，當噴入點溫度過低，脫硝效率會降低；當噴入點溫度過高，還原劑會直接被氧化成 N2和 NO，最終也會影響脫硝效率。因此為了提高脫硝反應效率并實現(xiàn) NH3 的逃逸最小化，噴入點的選擇需滿足以下條件：溫度窗

21、口合適；噴入的位置沒有火焰；還原劑在反應區(qū)域有足夠的停留時間。當使用氨水時，霧化后的氨水直接與 NOx（NO、NO2等混合物）進行選擇性非催化還原反應，將 NOx 轉化成 N2；當使用尿素時，尿素首先在分解爐內分解成氨氣（NH3） ，然后再與 NOx進行選擇性非催化還原反應，將 NOx 轉化成 N2。氨與氮氧化物的反應為放熱反應，這部分熱量與氨水和水的蒸發(fā)所吸收熱量基本相當，還原劑的噴入對分解爐熱工特性及整個燒成系統(tǒng)熱耗的影響甚微。六、六、主要試驗（或驗證）情況分析主要試驗（或驗證）情況分析6.1 窯頭低氮燃燒窯頭低氮燃燒 低 NOx燃燒器主要通過調整控制火焰燃燒峰值區(qū)域的燃料燃燒溫度和燃燒的

22、助燃氣氛調整達到降低氮氧化物排放。因此，不同燃燒特性的燃料（煤種、細度、水分等）其脫硝效果存在著較大的差異性，在操作上燃燒器調整旋流風與軸流風分配關系、冷卻機操作習慣、窯爐兩列的配風平衡等工藝操作條件對燃燒器脫硝效果的好壞有著直接的影響。因此低 NOx燃燒器的應用往往體現(xiàn)更多的是現(xiàn)場的操作優(yōu)化調整上。Steinbi 在五個回轉窯上安裝了 Pyro-Jet 低氮燃燒器，脫硝效率 15%30%；Pillard在四個回轉窯上安裝了 Rotaflam 低氮燃燒器，脫硝效率 23%47%；河南某水泥公司采用 WSDD 低氮燃燒器，脫硝效率 15%20%；浙江某水泥廠采用 DJGX 低氮燃燒器，脫硝效率

23、20%30%。6.2 空氣分級燃燒空氣分級燃燒空氣分級燃燒脫硝技術主要是在分解爐內建設還原區(qū)脫除回轉窯內產(chǎn)生的 NOx。根據(jù)表 2 統(tǒng)計，現(xiàn)有水泥生產(chǎn)線的空氣分級燃燒脫硝效率為 10%25%。表表 2 空氣分級燃燒空氣分級燃燒脫硝效率脫硝效率廠家脫硝前 NOx平均排放濃度mg/Nm3,10%O2脫硝后 NOx平均排放濃度mg/Nm3,10%O2脫硝效率%金隅涉縣74059519.6大連水泥79864019.8金隅太行69360313.0中材湘潭88064027.36.3 燃料分級燃燒燃料分級燃燒燃料分級燃燒脫硝技術是指將燃料在煙室至分解爐底部不同位置送入通過不完全燃燒形成還原性氣氛，在高溫和還

24、原性氣氛條件下，利用還原燃燒產(chǎn)生的碳氫基團、CO、HCN、CN、NHi等活性基團還原回轉窯內形成的氮氧化物，剩余的燃料和三次風在主燃燒區(qū)域的末端加入保證燃料的燃盡。燃料分級燃燒脫硝技術通過燃燒配風及燃燒溫度調整保證在主還原區(qū)內形成有效的還原氣氛，因此生料分料閥的調整及助燃風的噴射控制是影響脫硝效率的主要因素。在還原氣氛的控制上，應綜合還原區(qū)結皮生長特點及燃燒高溫區(qū)域的形成情況進行合理的調整控制。燃料分級燃燒脫硝技術也是脫除回轉窯內產(chǎn)生的 NOx。根據(jù)表 3 統(tǒng)計，現(xiàn)有水泥生產(chǎn)線的燃料分級燃燒脫硝效率為 15%30%。表表3 3 燃料分級燃燒脫硝效率燃料分級燃燒脫硝效率廠家脫硝前 NOx平均排放

25、濃度mg/Nm3,10%O2脫硝后 NOx平均排放濃度mg/Nm3,10%O2脫硝效率%東方希望66046130.2江蘇金峰57345620.4華潤封開91175117.6貴州黔桂46031032.66.4 SNCR 脫硝技術脫硝技術SNCR 脫硝技術在沒有催化劑的條件下，利用還原劑在一定的溫度窗口有選擇性地與煙氣中的氮氧化物發(fā)生化學反應，生成氮氣和水，從而減少煙氣中氮氧化物排放的一種脫硝工藝。還原劑的噴入點一般是分解爐的出口，該處溫度 9001100，分解爐內煤粉基本燃盡，氮氧化物完全釋放。SNCR 脫硝技術脫除回轉窯和分解爐內產(chǎn)生的總 NOx，圖 1 和圖 2 統(tǒng)計了 30 家新型干法水泥

26、窯采用 SNCR（氨水為還原劑）脫硝技術前后的氮氧化物排放濃度以及脫硝效率。如圖所示，SNCR 脫硝效率一般在 60%80%。圖 1 SNCR 脫硝前后 NOx平均排放濃度圖 2 SNCR 脫硝效率七、七、標準中如果涉及專利，應有明確的知識產(chǎn)權說明；標準中如果涉及專利，應有明確的知識產(chǎn)權說明；本標準沒有涉及相關專利。八、八、產(chǎn)業(yè)化情況、推廣應用論證和預期達到的經(jīng)濟效果等情況產(chǎn)業(yè)化情況、推廣應用論證和預期達到的經(jīng)濟效果等情況8.18.1 產(chǎn)業(yè)化情況概述產(chǎn)業(yè)化情況概述中國中材國際工程股份有限公司（以下簡稱“中材國際” ）于 2002 年至 2004 年，承擔了國家高技術研究發(fā)展計劃（863 計劃）

27、課題水泥預分解窯系統(tǒng)降低氮氧化物的技術研究 ，2008 年承擔國家重大產(chǎn)業(yè)技術開發(fā)項目降低水泥窯氮氧化物排放的關鍵技術開發(fā) 。2009 年承擔江蘇省科技成果轉化專項資金項目新型干法水泥生產(chǎn)過程 NOx減排技術的產(chǎn)業(yè)化研究 。8.28.2 產(chǎn)業(yè)化技術方案產(chǎn)業(yè)化技術方案產(chǎn)業(yè)化的主要技術方案是將燃料分級燃燒和 SNCR 技術相結合，在煙氣中 NOx初始濃度不高或環(huán)保排放標準要求不高時，采用幾乎沒有運行成本的分級燃燒脫氮技術；而在 NOx初始濃度較高或環(huán)保排放標準苛刻時，同時使用分級燃燒和 SNCR 兩種脫氮技術，實現(xiàn)高脫氮效率和低運行成本的目標。8.38.3 產(chǎn)業(yè)化前景產(chǎn)業(yè)化前景隨著我國工業(yè)的持續(xù)發(fā)

28、展，由氮氧化物等污染物引起的臭氧和細粒子污染問題日益突出，成為當前迫切需要解決的環(huán)境問題。2011 年全國人大審議通過了“十二五”規(guī)劃綱要，提出將氮氧化物首次列入約束性指標體系，要求“十二五”期間工業(yè)氮氧化物排放減少 10%，氮氧化物減排已經(jīng)成為我國污染治理和減排的重點。工業(yè)和信息化部發(fā)布的水泥行業(yè)準入條件 （工原2010第 127 號文件） “對水泥行業(yè)大氣污染物實行總量控制，新建或改擴建水泥（熟料）生產(chǎn)線項目須配置脫除 NOx 效率不低于 60%的煙氣脫氮裝置” ?；趪噎h(huán)保部門對當前我國新型干法水泥工業(yè)NOx減排工作的實際要求，有必要將 NOx減排技術（分級燃燒技術、SNCR 技術或集

29、成技術）進行推廣和進一步大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應用。8.48.4 產(chǎn)業(yè)化應用情況產(chǎn)業(yè)化應用情況中材國際開發(fā)的低NOx預熱器（分級燃燒脫氮技術產(chǎn)業(yè)化成果之一）已成功應用于華潤水泥（封開）有限公司、華潤水泥（永定）有限公司、華潤水泥（陸川）有限公司、黔桂發(fā)電興義水泥有限公司等，實踐證明，在原燃料、煤粉在脫氮區(qū)的停留時間、窯尾氧含量等參數(shù)滿足條件的情況下，平均脫硝效率能達到30%左右。SNCR脫硝技術已成功應用于東方希望重慶水泥有限公司、溧陽東方水泥有限公司、江蘇揚子水泥有限公司等30多家水泥企業(yè)，脫硝效率均穩(wěn)定在60%以上。8.58.5、效益分析、效益分析8.5.18.5.1 社會效益社會效益我國水泥工業(yè)

30、NOx的排放量高居世界各國前列，由此帶來的大氣污染和酸雨問題十分嚴重，經(jīng)濟損失巨大，已成為制約我國經(jīng)濟社會持續(xù)發(fā)展的主要因素，因此控制水泥行業(yè) NOx污染已勢在必行；另外，要擴大國際市場占有量，必須提升現(xiàn)有技術，跨越低 NOx控制的技術壁壘。中材國際脫硝技術的實施和產(chǎn)業(yè)化推廣符合國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020 年）和國家關于兩控區(qū)酸雨控制的相關政策和規(guī)劃；可有效減少水泥企業(yè)的 NOx排放量，提供水泥企業(yè)的效益，改善水泥企業(yè)所在地的區(qū)域環(huán)境，改變當?shù)孛癖妼鹘y(tǒng)水泥工業(yè)的印象，使水泥生產(chǎn)企業(yè)能夠成為環(huán)境友好型企業(yè)；增強水泥工業(yè)對國家循環(huán)經(jīng)濟發(fā)展的支撐作用，提高了對污染物擴散的

31、控制能力，在水泥工業(yè)中建立起可持續(xù)發(fā)展的技術示范模式。在項目的實施過程中，還可以解決產(chǎn)業(yè)化基地所在地區(qū)的部分就業(yè)問題，為地方經(jīng)濟的發(fā)展和社會的穩(wěn)定作出貢獻。另外，本技術的推廣和實施對提高水泥工業(yè)技術水平、合理利用煤炭、石灰石等原、燃料資源、保護環(huán)境和生態(tài)平衡以及節(jié)能降耗具有重大影響。8.5.28.5.2 經(jīng)濟效益經(jīng)濟效益以東方希望重慶水泥有限公司為例，該項目對 2 條 4800 噸/天熟料生產(chǎn)線進行了脫硝技術改造，采用煤粉分級燃燒和 SNCR（噴氨）集成技術，其經(jīng)濟效益分析如下：該項目材料與動力消耗包括氨水、壓縮空氣，除鹽水及電力消耗，材料與動力到廠價見下表。 表表 4 4 材料及電力消耗價格

32、表材料及電力消耗價格表不含稅到廠價序號名 稱單位數(shù)量117%氨水元/t9002壓縮空氣元/Nm30.053除鹽水元/噸2.54電力元/kW.h0.622條4800t/d新型干法水泥生產(chǎn)線氮氧化物初始排放平均濃度為850mg/Nm3（約合1.94Kg.NOx/噸熟料） ，采用分級燃燒和SNCR（噴氨）的集成技術脫氮后，會產(chǎn)生一定的脫氮運行費用，但企業(yè)同時也可減少繳納排污費用。根據(jù)脫氮效率要求的不同，運行成本會有所變化，由于分級燃燒的運行費用基本可以忽略，分級燃燒和SNCR相結合的脫氮集成技術有效的降低了脫氮成本。下表給出了不同脫氮效率下的氨水用量及運行成本。表表 5 5 燃料分級燃燒及燃料分級燃

33、燒及 SNCRSNCR 脫硝技術運行成本分析脫硝技術運行成本分析技術方案技術方案分級燃燒分級燃燒分級燃燒分級燃燒+SNCR脫氮效率指標30%40%50%60%70%氨水消耗噸/年-1372.1 3087.1 4802.2 6860.3 氨水成本萬元/年-123.5 277.8 432.2 617.4 稀釋水消耗噸/年-3087.1 6946.0 10804.9 14700.6 稀釋水成本萬元/年-0.8 1.7 2.7 3.7 壓縮空氣萬元/年-52.4 50.6 53.6 59.5 電耗萬元/年55.4 73.8 73.8 73.8 73.8 萬元/年55.4 250.4 404.0 562

34、.3 754.4 運行費用元/噸熟料0.2 0.7 1.2 1.6 2.2 NOx排放水平mg/Nm3595510425340255 減少 NOx排放噸/年19892652331539784641如表5所示，當分級燃燒和SNCR的總脫氮效率為70%時，NOx排放水平可以控制在255mg/Nm3，兩條生產(chǎn)線總運行成本為754.4萬元/年（折合2.2元/噸熟料，2條生產(chǎn)線實際熟料產(chǎn)量為11000t/d，每年以310天生產(chǎn)日計，下同） 。目前，當?shù)丨h(huán)保局對新型干法水泥生產(chǎn)企業(yè)的排污費收費標準為：0.65元/kgNOx，若不增設任何脫氮措施，則兩條生產(chǎn)線每年需要繳納排污費為430.9萬元，當增設脫氮措

35、施后，在總脫氮效率為70%，則只需要繳納129.3萬元/年，節(jié)省了排污費301.6萬元/年。九、九、采用國際標準和國外先進標準情況，與國際、國外同類標準水采用國際標準和國外先進標準情況，與國際、國外同類標準水平的對比情況，國內外關鍵指標對比分析或與測試的國外樣品、樣平的對比情況，國內外關鍵指標對比分析或與測試的國外樣品、樣機的相關數(shù)據(jù)對比情況機的相關數(shù)據(jù)對比情況9.19.1 國外標準國外標準 9.1.19.1.1 美國美國 NSPS & NESHAP 標準標準美國關于水泥行業(yè)NOx排放控制,在針對常規(guī)污染物的新源特性標準（NSPS）中進行了限制，并列入聯(lián)邦法規(guī)典 40 CFR 60 S

36、ubpart F，見表6。表表6 40 CFR 60 Subpart F受控設施/工藝污染物 1971.8.17-2008.6.16建設、重建、改建 2008.6.16后建設、重建、改建說明水泥窯（包括窯磨一體機） NOx 1.5磅/噸熟料（300mg/m3） 9.1.29.1.2 歐盟歐盟 IPPCIPPC 指令及指令及 BATBAT 指南指南除大型燃燒裝置（2001/80/EC）、廢物焚燒（2000/76/EC）以及 VOCs排放控制（1999/13/EC、94/63/EC）外，歐盟將工業(yè)點源的污染物排放納入綜合污染預防與控制（IPPC）指令進行多環(huán)境介質（水體、大氣、土壤、噪聲等）的統(tǒng)一

37、管理。如果前三項是針對通用操作或設備的要求，IPPC指令則是對典型行業(yè)的要求。它將工業(yè)生產(chǎn)活動劃分為能源工業(yè)、金屬工業(yè)、無機材料工業(yè)、化學工業(yè)、廢物管理以及其它活動 6大類共 33個行業(yè)，水泥行業(yè)是其中之一。為配合 IPPC指令以及許可證制度的實施，歐盟委員會出版了 33份行業(yè) BAT參考文件（BREF）。水泥行業(yè) BAT文件最初發(fā)布于 2001年 12月，最新的文件是 2010年 5月，相應 BAT排放要求NOx的標準見表7。表表7 歐盟水泥行業(yè)歐盟水泥行業(yè) BAT排放水平排放水平預熱器窯200450 mg/m3 1、窯況良好時，可實現(xiàn)350 mg/m3；200 mg/m3僅三家工廠有過報道。 2、如果采用初級措施 /技術后，NOx1000 mg/m3，則 BAT排放水平為 500 mg/m3。NOx立波爾窯、長窯 40080