水泥SNCR脱硝技术及其影响因素探析

摘 要： SNCR技术在水泥生产行业的实际应用期间，需要关注温度、喷射方式、喷射角度、停留时间、水、添加物等因素的影响。文章结合山东山水集团窖尾烟气脱硝项目，分析SNCR脱硝技术的应用状况及影响水泥SNCR脱硝的主要因素，以期为类似工程提供借鉴。

关键词： SNCR脱硝技术;影响因素;温度;氧含量

一、 引言

随着我国环境保护相关法规制度的逐步完善，保护环境的力度得以增强，水泥厂须对氮氧化物的排放进行控制。因此，需要有效实施水泥脱硝处理工作。对于降低水泥厂氮氧化物的排放，可应用SNCR技术。文章结合山东山水集团窑尾烟气脱硝项目，探讨SNCR脱硝技术的使用优势以及主要影响因素。

二、 项目概况

该项目为山东山水集团窖尾烟气脱硝项目，该水泥集团具有较大的经营规模，共有46条水泥生产线，需结合其水泥生产情况与脱硝需求，选用有效的脱硝技术，达到脱硝处理目标，确保能够符合排放标准。该项目采用SNCR脱硝工艺，严格按照国家标准进行设计及施工，研究者全程参与了该项目的方案及项目现场技术指导工作。

三、SNCR技术应用原理

运用SNCR技术，可在不使用催化剂的条件下，于有助于进行脱硝作用的温度区域，将还原剂喷入其中，烟气内部的氮氧化物可被直接还原成水与氮气，在还原NOx时，使用的还原剂主要是液氨、氨水与尿素。还原剂仅与NOx发生反应，并不会和氧产生反应，在该工艺应用过程中，不需要应用催化剂，但是需要在高温区精准添加还原剂，在炉膛温度范围为850℃到1100℃的部位喷入还原剂，立刻产生热分解作用，形成NH3，继续与NOx发生反應。

运用SNCR技术通过喷射装置喷射还原剂，无须使用催化剂;应用SNCR技术并不会影响到水泥生产技术与分解炉的应用，不需要对现有设备进行改造，具有环保与经济优势。

四、影响SNCR脱硝的基本因素

（一）温度

还原NOx的反应需要在指定温度下展开，应用SNCR技术并不需要运用催化剂，必须要有足够的温度来支持氧化反应顺利展开，项目反应温度范围为850℃到1150℃。反应温度会对脱除NOx的效果构成影响，如果温度偏低，NH3难以形成完全反应，NH3的逸出量将大幅增加，造成二次污染;当温度升高之后，分子运动形成了更快的速度，氨水扩散与蒸发活动得以强化，当温度超过800℃，形成更快的化学反应速率，温度约为900℃时，消减NO的效果达到最佳。

（二）氧含量

在低温条件下，增加氧含量，脱除效率持续增加;但是在高温条件下，脱除效率并不会过多地受到氧含量的影响，提升氧浓度可缩减氧逃逸率，然而会使脱除NOx的效率降低。

（三）添加物

加入氢气后，可使NOx的反应温度降低，如果温度在930℃以上，OH浓度偏高，反应活动更为剧烈，反应随之降低，氢气增加后，反应温度不稳定。通过使用H2O2可以有效分解出OH，对SNCR反应进行促进。如果氧已经过量，C2H4与CH10均不会对还原作用构成影响，当温度下降，影响也随之产生，脱硝效率满足相应条件后，其带来的影响变小。

（四）摩尔比

设置反应时间是75ms，氧含量是4 % ，摩尔比为R=NH3/NO，如果R超过1.6到2，脱硝效率并未得到提升，如果R为1，计算脱硝效率是65 % ，如果R为3.0，脱硝效率为90 % 。

（五）水

水主要会影响到脱硝的最佳温度，如果水蒸气总量高于10 % ，反应NO的温度将会出现移动30℃的情况。

（六）氨盐形态

如果氨盐形态存在差异，脱硝效率也有所不同，使用NH3能够形成更好的还原效果，尿素也是可以选用的还原剂。在具体的项目中，可选择液氨这种还原剂，如果需要着重考虑安全方面问题，可使用尿素。该项目使用尿素作为还原剂。

（七）喷射方式与喷射角度

大部分单位在运用SNCR工艺技术时，选择在炉壁开口，实现测流喷入。选用的喷射方式也会影响实际脱硝效率，将喷氨高度设置到4m到10m，NOx与还原剂能够达到良好的混合效果，如果喷氨高度已经高于10m，顺延Z方向，NOx的实际浓度在各个喷氨位置都会出现降低的情况。烟气与还原剂出现混合不均匀的情况，多个高度位置均可在喷氨高度相关附件产生峰值，之后降低。喷入NHx后，其迅速被消耗，因此NOx具有比较大的浓度梯度，最终确定安装喷氨口时，其位置需低于8m。

喷射器装置具有的射流速率大多为20～80m/s，喷射速率不可高于40m/s，如果实际的喷射速率已经高于40m/s，氨会形成更高的逃逸量，甚至出现不符合标准的情况。

如果喷射角度超过45°，出口部位的NH3的浓度平均值会有所增加，最终达到70ppm左右，形成过高的泄漏率，在对喷射还原剂的角度进行调整时，应使其高于45°。

（八）停留时间影响

项目烟气与尿素进行混合，具体实现过程如下：喷射器装置中喷射一定的尿素溶液，尿素与其充分混合，处于尿素溶液中的水有效蒸发，尿素进行分解活动，形成NH3，NH3还可继续进行分解，分解成自由基和NH2，NH2与NHx进行反应，如果需要将原本的脱硝效率升高，应当调整停留还原剂的具体时间，停留时间应超过0.5s，在进行工程设计活动时，可在设计标准中加入停留时间为0.5s。

五、结语

文章以山东山水集团窑尾烟气脱硝项目为例，重点剖析了影响SNCR脱硝效果的因素，如温度、添加物、摩尔比、水以及氨盐形态等。SNCR脱硝技术在具体的脱硝技术应用过程中，需要注意对基本的脱硝影响因素进行控制，将脱硝效率进一步提升，达成脱硝目标。

参考文献：

[1]张飞虎.水泥窑烟气SNCR脱硝技术喷射系统的关键问题研究[J].山西化工，2019（2）：177-179.

[2]田立柱，李寅明，刘鹏飞，等.水泥窑分级燃烧与SNCR复合脱硝应用实例[J].中国水泥，2018（2）：77-79.

[3]张立娟，马婧，苏宁，等.SNCR脱硝技术喷射系统的设计及应用[J].水泥，2014（10）：46-48.

作者简介：  胡影，南京西普环保科技有限公司。