我***玻璃、水泥炉窑脱硝技能及运用现状研讨
中心提示：玻璃和水泥职业是我***重要根底资料工业，工业规划均超过***际总量的一半以上。和先进水平相比，我***玻璃、水泥炉窑氮氧化物排放水平明显偏高，强化其炉窑氮氧化物减排关于进步我***环境质量具有重要意义。对我***玻璃、水泥炉窑氮氧化物排放情况、减排技能及运用现状进行了分析，为进一步下降工业炉窑污染物排放提供参阅。
0引言
依据我***《***民经济和社会开展***十二个五年规划***纲》要求，“十二五”期间对化学需氧量、氨氮、二氧化硫、氮氧化物4种***要污染物施行排放总量操控。氮氧化物是我***“十二五”期间新增的减排目标之一，目标为5年内下降10%。但依据环保部对2011年污染物排放核对数据，当年氮氧化物排放总量2404.3万t，比2010年上升了5.74%。此外，
近来一直被民众重视的PM2.5，约有10%为氮氧化物氧化为硝酸根所奉献。我***氮氧化物排放***要会集在火电、水泥职业和机动车。作为束缚性目标之一的氮氧化物目标不降反升，显现出氮氧化物减少的难度。2011年是“十二五”开局之年，在***家***力推行节能减排方针的情况下，氮氧化物的排放量居然不降反增，所以氮氧化物减排现已成为***家节能减排工作的重中之重。
1玻璃职业脱硝
1.1玻璃工业出产现状
平板玻璃工业属于根底的原资料工业，与***民经济开展有着极为密切的联系。平板玻璃及其加工制品广泛运用于建筑、交通运输、装修装修、电子信息、太阳能运用及其他新兴工业，是***民经济开展和进步人民生活水平所不可或缺的重要资料工业。2011年我***平板玻璃的产值达7.38亿箱，占***际平板玻璃总产值的约一半，同比增长15.84%，现已接连20多年居***际***位。平板玻璃出产值前三位的省市是河北、山东和广东，三省算计占全***总产值的39.02%。截止2012年5月，全***共有278条出产线，日产能到达15.24万t。
平板玻璃包含一般平板玻璃和浮法玻璃，因为一般平板玻璃出产工艺较落后，跟着工业晋级和结构调整，现在越来越多的出产线选用浮法玻璃出产技能。截止2010年末，全***浮法玻璃比重上升到87%，其间***质浮法产能上升到35%。现在我***选用浮法工艺的平板玻璃出产线200多条，悉数或***要选用中***浮法技能的出产线近170条。已建成的浮法出产线中，单线熔化才能<450t/d的占38.9%，≥600t/d的占30%，≥700t/d的占11.1%。跟着结构晋级，浮法玻璃出产正逐步向节能(富氧焚烧、喷氧、纯氧助燃)、环保(操控SO2、NOx)等方面研讨和开展。
1.2玻璃工业氮氧化物污染现状
平板玻璃职业属于高耗能、高排放职业，是我***要点工业污染操控职业之一。玻璃炉窑烟气中***要污染物是烟尘、SO2、NOx、HCl以及HF及少数重金属等。我***平板玻璃职业年颗粒物排放总量约1.2万t，SO2约16万t，NOx约为14万t，HCl和HF别离为4000t和1200t。
平板玻璃烟尘来历***要包含在加料过程中少部分原料被带入烟气中;熔炉中易挥发物质(部分金属氧化物，如Na2O等)高温挥发后冷凝生成烟尘;化石燃料后生成的烟尘。因为我***90%以上的平板玻璃企业运用重油作为燃料，重油的含硫率在0.5%～3%，导致烟气中有很多SO2发生。此外，玻璃原料中芒硝(Na2SO4)分化，也会发生很多SO2。在选用重油为燃料，未对烟气脱硫情况下，玻璃炉窑的SO2排放浓度一般在1800mg/m3左右。
玻璃熔炉中氮氧化物是由空气焚烧和玻璃原料中少数硝酸盐分化发生的。因为平板玻璃熔炉火焰温度高达1650～2000℃，空气中氮气便会与氧气反响生成很多NOx。原料中所含的硝酸盐(KNO3)在高温下也会分化发生部分NOx。所以，平板玻璃烟气排放中含有很多的NOx，浓度可高达2000mg/m3以上。依据计算，我***以重油为燃料的日处理量600t以上的平板玻璃熔炉NOx发生量为4.37kg/t。SO2排放量为5.613kg/t。日熔化量400t以下的炉窑NOx和SO2的排放量别离为6.05，8.638kg/t。
1.3玻璃工业氮氧化物操控
近年来，为促进玻璃职业结构调整和可持续开展，***家把平板玻璃职业作为宏观调控的要点之一，拟定和公布了一系列方针、法规和规范。在出产企业的布局、玻璃职业的能源消耗、环境保护等方面做了严厉的规定，经过不断进步玻璃职业的准入门槛，促进玻璃职业工业结构晋级。为促进玻璃职业清洁出产，***家鼓励平板玻璃运用天然气作为燃料，严厉约束发生炉煤气为燃料。现有出产线“熔窑***修”应结合《平板玻璃职业准入条件》，进行技能改造晋级，筛选煤气发生炉设备，选用其他清洁能源，***化和改善焚烧操控体系，选用节能新技能，保证合理焚烧，节能降耗，并推动玻璃熔窑低温余热发电技能等节能技能。新建或改(扩)建平板玻璃出产线应选用除尘、脱硫设施，还应预留脱硝污染管理设施场地。到2012年8月，工业和信息化部共公布了四批符合《平板玻璃职业准入条件》的出产线97条，日产能到达5.665万t。
依据***家环境保护部新发布的GB26453—2011《平板玻璃工业***气污染物排放规范》，2013年末前，现有平板玻璃企业SO2排放水平要操控在600mg/m3以下，新建企业需求将NOx操控在700mg/m3以下，2014年起，一切玻璃炉窑NOx排放需满意700mg/m3上限要求，SO2排放水平要操控在400mg/m3以下。在现有技能条件下，玻璃炉窑选用末端脱硝技能(SCR和湿法复原吸收)，NOx排放操控作用都可到达700mg/m3左右。假如我***平板玻璃职业彻底施行氮氧化物排放规范，每年至少可减少氮氧化物排放量10万t(减少率到达70%)。
我***《节能减排“十二五”规划》提出加强非电职业脱硫脱硝，浮法玻璃出产线要施行烟气脱硫或改用天然气，推行玻璃窑炉全氧焚烧和富氧焚烧等氮氧化物减排技能。我******台选用SCR脱硝工艺的600t/d玻璃炉窑脱硝工程，于2012年1月投用，在烟气流量68000m3/h，脱硝体系进口NOx浓度1950～2200mg/m3的条件下，可保持体系脱硝功率稳定在70%左右，出口NOx浓度小于700mg/m3。***台900t/d玻璃出产线SCR烟气脱硝体系也于2012年4月完成运转，在进口氮氧化物浓度2300～2450mg/m3条件下，出口氮氧化物浓度稳定在700mg/m3以下，脱硝功率到达70%以上，该体系***稳定脱硝功率高达85.7%，出口氮氧化物浓度能够稳定操控在350mg/m3以下。
2水泥职业脱硝
2.1水泥工业出产现状
水泥职业是重要的根底原资料工业，我***拥有水泥企业近5000家。近年来，全***每年新增水泥产值占***际新增产值80%以上，2011年水泥总产值到达20.85亿t，约占***际水泥产值的56%以上，现已接连近30年高居***际***，其间，新式干法水泥比重约80%。到2010年末，我***日产4000，5000t新式干法水泥出产线总计800多条。
2.2水泥工业氮氧化物污染现状
水泥工业作为根底资料为***民经济开展做出了重要奉献，可是开展过程中也面临着越来越严峻的环境保护问题，减少***气污染将是职业面临***要问题之一。依据计算，2006—2008年，我***水泥工业氮氧化物排放约为全***工业总排放量的5%。跟着水泥工业的快速增长，我***水泥职业的氮氧化物排放量现已从2008年的76.46万t猛增到2010年的220万t以上，占比从工业排放的5%上升到10%。水泥职业现已成为电力、机动车之后的氮氧化物***三***排放职业。
依据2009年的调查数据，我***水泥窑氮氧化物排放总平均值约为700mg/m3，吨熟料氮氧化物排放为1.12～1.40kg。其间5000t/d以上规划的新式干法水泥窑氮氧化物排放平均为600mg/m3，2500t/d以上规划的新式干法水泥窑氮氧化物排放平均为1100mg/m3，1500t/d以上规划的新式干法水泥窑氮氧化物排放平均为1600mg/m3。
反转窑是新式干法水泥物料烧成的要害技能装备，也是水泥职业氮氧化物排放的***要来历。在反转窑发生的废气中，二氧化氮一般仅占氮氧化物总量的5%以下，一氧化氮占总量的95%以上。因为水泥职业氮氧化物长时间未得到有用操控，直接对我***完成“十二五”污染减排目标形成压力。依据2010年对150多家水泥企业的调研，水泥厂的氮氧化物已成为***要废气污染源。以5000t/d的熟料新式干法水泥出产线为例，企业每年需交纳排污费中，氮氧化物排污费约占85%，氮氧化物减排现已成为水泥职业未来开展的必经之路。
2.3水泥工业调整及污染操控
2.3.1我***水泥工业氮氧化物减排规划
2010年，工业和信息化部公布《水泥职业准入条件》，要求新改扩建项目必须设备功率不低于60%的脱硝设备。“十一五”期间我***共筛选水泥落后产能3.4亿t，在促进工业晋级的一起，减少了水泥职业NOx排放。对现有水泥出产线进行NOx排放操控改造也是完成NOx减排的重要途径。新式干法水泥反转窑上常用的氮氧化物操控技能包含***化窑和分化炉的焚烧、改变配料计划、选用低氮焚烧器、分阶段焚烧等技能。现在，除一些水泥窑选用了低氮焚烧器规划，部分新式干法窑经过操控分化炉发生复原性气体减少氮氧化物排放外，我***水泥工业基本未采纳任何操控办法。而2004年公布的GB4915—2004《水泥工业***气污染物排放规范》仍保持800mg/m3的氮氧化物排放规范，即GB4915—1996规范。跟着***家环保形势的开展，“十二五”时期，***家将氮氧化物减排作为束缚性目标，现行的火电厂氮氧化物的排放规范现已进步到100mg/m3，正在修订水泥职业氮氧化物的排放规范也会更加严厉。研讨中的水泥职业新氮氧化物排放规范计划包含300mg/m3和400mg/m3两种。依据***外水泥职业氮氧化物污染防治的经历，运用包含SNCR技能在内的归纳办法，水泥职业氮氧化物排放浓度能够下降70%～80%，***能够完成100mg/m3的NOx排放水平。
我***《节能减排“十二五”规划》要求水泥职业施行新式干法窑降氮脱硝，新建、改扩建水泥出产线归纳脱硝功率不低于60%。现在比较可行的办法是采纳区别对待的办法，逐步进步水泥职业NOx排放规范。运转3年以上的出产线应到达800mg/m3的现有***家规范;运转时刻低于3年和新建出产线，可在2015年前先过渡到600mg/m3的新***家规范，再于2017年或2018年到达400mg/m3的***际先进水平。“十二五”期间，将规划***于2000t/d熟料的新式干法水泥窑作为“十二五”改造要点，完成归纳脱硝功率70%。
***内部分省区现已针对水泥职业采纳新的高于***家规范的NOx排放要求，广东要求自2012年起，珠三角地区水泥出产线履行550mg/m3的规范，2014年其他区域悉数履行该排放规范，该规范已挨近欧洲的水平(500mg/m3)。2013年末前，珠三角地区一切规划***于4000t/d熟料的新式干法水泥窑都需选用LNB(低NOx焚烧器)+SNCR等联合脱硝技能，归纳脱硝功率要到达70%以上。“十二五”期间，广东境内规划***于2000t/d熟料的新式干法水泥窑悉数实行低氮焚烧技能改造并建造烟气脱硝工程。杭州市于2012年9月底前完成现役16条熟料出产线脱硝工程，水泥业烟气脱硝率保证到达85%以上，NOx排放浓度不高于150mg/m3，氨逃逸操控在2.5mg/m3以下。为保证较高的脱硝规范得以落实，杭州市对水泥脱硝施行财务支撑，水泥脱硝资金由市财务按项目总投资的30%补贴，***补贴690万元/套。现在，***内每吨水泥的出产本钱约180～250元，假如采纳新的NOx排放规范，每吨水泥本钱将添加20～40元，平均占水泥赢利的50%。假如进步水泥职业NOx排放操控规范，必将促进该职业晋级和工业重组。
2.3.2水泥窑氮氧化物减排技能
依据水泥窑氮氧化物的形成机理，水泥窑降氮减排的技能办法包含源头管理和末端管理两类。源头管理需求经过选用低氮焚烧器、分化炉和管道内的分段焚烧、操控焚烧温度、改变配料计划、选用矿化剂，下降熟料烧成温度等完成操控煅烧中生成NOx。末端管理包含“分级焚烧+SNCR”、选择性非催化复原法(SNCR)、选择性催化复原法(SCR)、SNCR/SCR联合脱硝技能、生物脱硝技能。***内的水泥企业在氮氧化物操控节能减排方面较***际***先水平有较***差距。***内水泥企业现在能够选用的脱硝技能***要有低氮焚烧技能、分级焚烧技能、SNCR技能和可代替燃料技能。现在选用的氮氧化物操控技能***要有低NOx焚烧器、选择性非催化复原技能(SNCR)、选择性催化复原技能(SCR)。若运用SCR技能，可操控在100～200mg/m3排放水平。若运用投入相对较低的SNCR技能，可保证水泥职业氮氧化物的排放稳定在200～400mg/m3。
从本钱考虑，针对NOx减排，水泥企业***要需求完成水泥窑的***化运转，其次***先进行低本钱的窑头焚烧器改造和分阶段焚烧改造，即可将氮氧化物排放减少到500mg/m3左右。采纳阶段焚烧脱氮或低NOx排放规划，能够操控分化炉焚烧发生复原性气体，使NOx部分被复原，NOx排放浓度可下降到500mg/m3以下，每条出产线投资约需1000万元。在***化焚烧的根底上，经过在水泥窑上设备SNCR或SCR脱硝设备，能够进一步减少氮氧化物排放。SNCR脱硝体系从20世纪80年代开端运用于水泥厂脱硝，至今全***际水泥窑上正规投运的SNCR体系有70余套，其间有60余套分布在欧洲。当SNCR体系选用氨水为复原剂时，其氮氧化物减少率可达80%;选用尿素为复原剂，则SNCR对氮氧化物的减少率将会下降到70%左右。设备SNCR体系脱硝设备的水泥窑出产线，其脱硝运转本钱能够操控在吨熟料10元左右。截止2012年5月，我***在役新式干法水泥出产线1500多条，设备建造有水泥脱硝设施的仅为6条。
尽管归纳选用包含SNCR在内的各种办法，可保证水泥窑氮氧化物的排放稳定在200mg/m3以下，但其可靠性与安全性尚须进一步进步，于是就出现了选择性催化复原(SCR)脱硝法。而SCR脱硝设备在水泥窑出产线上的运用相对较少，***际***套工业规划的SCR烟气脱硝设备于2011年3月在德***投产。SCR脱硝技能可保证废气氮氧化物浓度降到100～200mg/m3，二氧化氮的减排作用高达85%～95%，并且其减排性能不会像SNCR那样受到水泥窑规范***型化的影响。但SCR脱硝技能需求运用和消耗价格昂贵的贵金属催化剂，所以SCR法的费用(包含设备费用和操作费用)为SNCR法的5倍左右，因为水泥企业废气的粉尘浓度很高，碱金属含量较高，易使催化剂中毒和堵塞，导致SCR脱硝技能在水泥窑出产线的运用上仍然存在较***的技能提升空间。相关于SNCR技能在不同设备运用上存在着脱氮功率忽高忽低等不稳定的问题，SCR技能在水泥窑脱硝范畴仍有较***的开展前景。跟着新式干法水泥技能的开展和环保规范的进步，SNCR和SCR脱硝将会成为干流技能。
3玻璃及水泥职业脱硝展望
玻璃炉窑与水泥炉窑氮氧化物减排是一个庞***的体系工程，包含***家规范制订、方针出台和技能支撑等各个方面。作为***际***的玻璃出产***和水泥出产***，一方面要继续履行严厉的职业准入和环评制度，对玻璃和水泥职业按照操控总量、调整结构、筛选落后、节能减排的准则进步工业会集度，全面推动清洁出产，***力推动节能减排，开展循环经济，***力推行低氮焚烧技能，开展代替燃料，建造脱硝设施。另一方面，***家应尽快研讨和出台新的水泥职业NOx排放操控规范，并推行老练的玻璃炉窑和水泥窑NOx减排工艺技能道路及要害设备，进一步研讨SCR脱硝技能在玻璃炉窑和水泥窑出产线的运用技能和加速演示工程建造。我***水泥工业氮氧化物排放规范的修订在借鉴参阅发达***家规范的一起，应着重分地区别阶段施行，考虑到脱硝技能改造所导致的本钱添加，各级政府应该出台清晰的针对玻璃和水泥出产企业设备脱硝设施的资金支撑方针。
4结语
玻璃和水泥工业是重要的根底资料工业，我***两个职业的年产值别离占到***际总量的一半以上，包含应重视的问题。
