国内水泥行业氮氧化物治理及氨排放浅议.pdf

我国水泥工业氮氧化物治理与氨排放的探讨

摘要：水泥生产过程中产生的氮氧化物对大气环境造成严重污染,

目前主要的末端治理手段为SNCR脱硝技术。文中针对水泥窑SNCR脱

硝技术应用作了简要分析,对氮氧化物排放和氨排放的相关性作了探讨,

指出氮氧化物治理应在现有技术条件下,平衡氮氧化物排放和氨排放,

并继续加大清洁生产技术和新型氮氧化物治理技术的研究。

0介绍

水泥工业一直是我国大气污染控制的重点，水泥工业大气污染排

放标准自1985年首次颁发之后，已经经历了三次修订，分别是在1996

年、2004年和2013年，最近一次修订、颁布执行至今已有四年的时

间。历经三次修订，水泥工业粉尘、氮氧化物、二氧化硫等的排放控

制标准愈加严格，水泥行业为改善中国的空气质量做出了巨大贡献。

其中氮氧化物排放限值于1996版标准首次引入，经2004和2013

年两次修订，氮氧化物控制标准逐步加严，详见表1。

随着氮氧化物排放限值的收紧，氮氧化物末端治理手段被广泛采

用，目前SNCR是最为主要的一种末端治理手段，据估计，大多数水泥

熟料生产线已安装SNCR脱硝装置。

1SNCR脱硝原理简介

SNCR脱硝技术即选择性非催化还原技术，是一种不用催化剂，在

850～1100℃的温度范围内，将含氨基的还原剂(如氨水，尿素溶液等)

喷入炉内，将烟气中的NOx还原脱除，生成氮气和水的清洁脱硝技术。

SNCR烟气脱硝技术的脱硝效率一般为30%～60%。目前，几乎所有水泥

企业都使用氨作为还原剂，其反应如下：

4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O(1)

SNCR是一种烟气脱硝的末端治理技术，水泥工业烟气脱硝一般在

窑尾分解炉的中下部(温度约950℃)喷入浓度约20%的氨水。氨水

储存罐的氨水经过过滤器后，通过氨水添加泵送入分解炉，来自添加

泵的溶液经过滤后进入流量调节阀和流量计，经计量的溶液进入喷嘴，

在喷嘴内与压缩空气混合，雾化后喷入分解炉内。

2水泥工业氮氧化物排放

近年来，中国水泥工业在环境保护和治理方面取得了巨大成就，

氮氧化物减排成效显著，见表2。

五年时间，水泥工业氮氧化物排放量减少了94.3万吨，年均削减

比例达11.78%，尤其自从2014自年新修订的空气污染排放标准实施以

来，年减排量均超过了20万吨。不可否认的是，SNCR在水泥企业的广

泛应用，对于氮氧化物减排起了巨大作用。

通过针对212条水泥熟料生产线2015年～2017年氮氧化物排放数

据分析，氮氧化物平均值为243.57mg/m3，远低于标准限值(见表3)。

通过详细分析可知，由于目前国内5个省市制定了地标，标准限值要

严于国家标准，同时，执行国家标准特殊排放限值的地区也在增加，

以及受到各地环保税优惠政策的影响，不少企业控制氮氧化物排放指

标较低。

2018年，河南省在《河南省2018年大气污染防治攻坚实施方案》

中要求水泥企业2018年10月底前，实现氮氧化物排放限值最大不超

过150mg/Nm3，郑州市更是要求辖区6家水泥企业全部进行SCR脱硝技

术改造，实现更低的排放浓度;江苏省环保厅印发的《关于开展全省非

电行业氮氧化物深度减排的通知》中提出，在2019年6月1日前实现

氮氧化物排放最高不超过100mg/Nm3的目标;河北省大气污染防治工作

领导小组冀气领办(2018)118号《关于报送超低排放改造项目清单紧急

通知》要求超低排放改造项目氮氧化物排放不大于50mg/Nm3，就更加

引导水泥企业在氮氧化物排放管控上持续加严，而企业目前能采取的

主要手段就是喷入更多氨水。因此，对水泥工业氮氧化物排放和治理

的研究必须与氨的排放相结合(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

lt;8mg/m3的话，超标数据达2.69%。根据笔者实际经验和调研了解，

水泥企业一般控制的氮氧化物排放限值范围与氨消耗量的关系如表所

示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