日产2500吨熟料新型干法水泥生产线尾气脱硝项目可行性研究报告.doc

四川旺苍西南水泥有限公司
2500t/d熟料新型干法水泥生产线尾气脱硝项目
可行性研究报告

四川旺苍西南水泥有限公司2500t/d熟料新型干法水泥生产线尾气脱氮项目 可行性研究报告

前 言
四川旺苍西南水泥有限公司（原广元广旺卢家坝水泥有限责任公司）于2012年1月1日被大型中央企业、世界500强的中国建材集团重组，现隶属于中国建材集团西南水泥有限公司。公司是广元市委、市政府积极落实省委、省政府“两个加快”的总体要求和 “资源就地转化”战略，于2008年6月投资建设的2500t/d熟料新型干法水泥生产线，属于广元市灾后恢复重建的重点工程项目。公司位于广元市旺苍县白水镇卢家坝村，占地300余亩，年能生产P.C32.5R、P.O42.5R、P.O52.5R等不同等级的通用硅酸盐水泥110余万吨，可实现年销售收入3亿余元，为国家和地方增创利税3000余万元。
水泥窑尾气中污染物为粉尘及氮氧化物污染物，粉尘污染物已经采取了有效整治，实现达标排放，但烟气中氮氧化物排放浓度较高，达700mg/Nm3 左右。按环保部门要求，水泥窑要实施NOX 减排工作，2013年需该窑的减排工作。
本项目运用成熟的SNCR脱硝技术对公司现有2500t/d熟料新型干法水泥生产线尾烟气脱硝处理，降低烟气中氮氧化物的排放量。SNCR工艺采用氨水作为还原剂。还原剂氨水通过车辆运输并装载入公司内新建的氨水储存罐，根据设定的参数和系统反馈信号，氨水经计量后进入喷射系统，在喷嘴内与压缩空气混合，雾化后喷入分解炉内。使之与烟气中的NOx化合，并将其还原成氮气和水，氮氧化物浓度由700mg/Nm3 降低至300mg/Nm3以下，有效削减了氮氧化物的排放总量。
工程建设总投资545.8万元，其中工程费用402万元，占总投资73.65％。
本项目可削减氮氧化物排放1324t/a。可减轻对环境的影响。实现 NOx减排，治理效果明显。

目 录
1. 总论 1
1.1. 概述 1
1.2. 项目提出的背景和建设的必要性 2
1.3. 编制依据及可研报告研究范围 4
1.4. 主要指导思想和技术原则 5
1.5. 可行性研究结论 5
2. 项目目标及效果分析 9
2.1. 国家发展规划以及有关政策法规 9
2.2. 污染治理现状及存在的环保问题 10
2.3. 项目建成后效果分析 10
3. 工程技术方案 12
3.1. 厂区总体规划及总平面布置 12
3.2. 工艺方案比选 13
3.3. 原有污染物浓度及相关污染物排放标准 26
3.4. 设计原则和依据 27
3.5. 推荐改造方案的设计 27
3.6. 治理前后污染物排放对比 32
4. 原材料及辅助材料供应及消耗 34
4.1. 供水及消耗 34
4.2. 供电及消耗 34
4.3. 原材料供应及消耗 34
5. 公用工程、土建工程及配套设施 35
5.1. 总图运输设计说明 35
5.2. 土建工程 35
5.3. 供电工程 36
5.4.控制及自动化 38
5.5给排水 39
6. 厂址条件和厂址位置 40
6.1. 自然环境 40
6.2. 厂址选择意见 42
7. 环境保护 43
7.1. 大气污染控制 43
7.2. 水污染控制 43
7.3. 固体废弃物处理 43
7.4. 厂区绿化措施 43
7.5. 噪声措施 43
8. 劳动保护及安全卫生 45
8.1. 运行过程中职业危害因素分析 45
8.2. 防治措施 45
9. 消防 50
9.1. 设计依据 50
9.2. 消防设计 50
10节能 52
10.1.设计原则 52
10.2.节能措施 52
11生产组织和劳动定员 53
11.1. 组织机构 53
11.2. 劳动定员 54
11.3. 培训 54
12.施工条件和进度计划 55
12.1.原则与步骤 55
12.2.项目的实施 55
12.3.调试与试运转 55
12.4.项目实施计划 55
13.投资估算与资金筹措 57
13.1. 投资估算依据 57
13.2. 项目总投资估算 58
13.3. 资金来源及资金筹措 58
13.4 投资计划 59
14.财务评价 60
14.1. 基础资料 60
14.2.环境效益评价 62
14.3.社会效益评价 62
14.4.项目总经营成本费用估算 62
14.5.财务盈利能力分析 64
14.6.清偿能力分析 65
14.7.不确定性分析 66
14.8.财务评价 66
15 风险 68
15.1.社会稳定风险评估 68
15.2.项目风险 68
15.3.防范措施 68
16.结论和建议 69
16.1.结论 69
16.2建议 69

1. 总论
1.1. 概述
1.1.1. 项目名称
项目名称：四川旺苍西南水泥有限公司2500t/d熟料新型干法水泥生产线尾气脱硝项目可行性研究报告
承办单位：四川旺苍西南水泥有限公司
编制单位：四川省迅达工程咨询监理有限公司
1.1.2. 承办单位概况
企业名称：四川旺苍西南水泥有限公司
地 址：旺苍县白水镇卢家坝
法定代表人：张子斌
注册资金：陆仟万元人民币
企业性质：其他有限责任公司
经营范围：水泥及水泥制品
1.1.3. 承办单位介绍
四川旺苍西南水泥有限公司（原广元广旺卢家坝水泥有限责任公司）于2012年1月1日被大型中央企业、世界500强的中国建材集团重组，现隶属于中国建材集团西南水泥有限公司。公司是广元市委、市政府积极落实省委、省政府“两个加快”的总体要求和 “资源就地转化”战略，于2008年6月投资建设的2500t/d熟料新型干法水泥生产线，属于广元市灾后恢复重建的重点工程项目。公司位于广元市旺苍县白水镇卢家坝村，占地300余亩，项目现有回转窑F4.0´60m回转窑生产线一条，包括五级旋风预热器+分解炉，水泥磨系统为F4.0´13m，煤磨(立式磨)，年能生产P.C32.5R、P.O42.5R、P.O52.5R等不同等级的通用硅酸盐水泥110余万吨，可实现年销售收入3亿余元，为国家和地方增创利税3000余万元。
1.2. 项目提出的背景和建设的必要性
1.2.1. 项目的提出背景
氮氧化物指的是只由氮、氧两种元素组成的化合物。常见的氮氧化物有一氧化氮（NO，无色）、二氧化氮（NO2，红棕色）、笑气（N2O）、五氧化二氮（N2O5）等，其中除五氧化二氮常态下呈固体外，其他氮氧化物常态下都呈气态。作为空气污染物的氮氧化物（NOx）常指NO和NO2。
氮氧化物(NOX)种类很多，包括一氧化二氮（N2O）、一氧化氮（NO）、二氧化氮（NO2）、三氧化二氮（N2O3）、四氧化二氮（N2O4）和五氧化二 氮（N2O5）等多种化合物，但主要是NO和NO2，它们是常见的大气污染 物。
天然排放的NOX，主要来自土壤和海洋中有机物的分解，属于自然界的氮循环过程。人为活动排放的NO，大部分来自化石燃料的燃烧过程，如汽 车、飞机、内燃机及工业窑炉的燃烧过程；也来自生产、使用硝酸的过程， 如氮肥厂、有机中间体厂、有色及黑色金属冶炼厂等。据80年代初估计， 全世界每年由于人类活动向大气排放的NOX 约5300万吨。NOX 对环境的损 害作用极大，它既是形成酸雨的主要物质之一，也是形成大气中光化学烟雾 的重要物质和消耗 O3 的一个重要因子。
在高温燃烧条件下，NOX 主要以NO的形式存在，最初排放的NOX 中NO约占 95%。但是，NO在大气中极易与空气中的氧发生反应，生成NO2，故大气中NOX 普遍以NO2 的形式存在。空气中的NO和NO2 通过光化学反应，相互转化而达到平衡。在温度较大或有云雾存在时，NO2 进一步与水分子作用形成酸雨中的第二重要酸分---硝酸（HNO3）。在有催化剂存在时，如加上合适的气象条件，NO2 转变成硝酸的速度加快。特别是当NO2 与SO2同时存在时，可以相互催化，形成硝酸的速度更快。
此外，NOX 还可以因飞行器在平流层中排放废气，逐渐积累，而使其浓 度增大。NOX 再与平流层内的O3 发生反应生成NO与O2，NO与O进一步 反应生成NO2 和 O2，从而打破 O3 平衡，使 O3 浓度降低，导致 O3 层的耗损。
氮氧化物是主要的大气污染物之一，是形成酸雨的重要原因，还是生成臭氧的重要前体物之一，会产生多种二次污染物。氮氧化物减排指标已被列为国“十二五”主要污染物总量减排控制的约束性指标。
根据2010年污染源普查动态更新调查结果，四川省氮氧化物排放量为62.04万吨，其中电力行业氮氧化物排放量19.34万吨，水泥行业氮氧化物排放量10.02万吨，机动车氮氧化物排放量17.79万吨。三项合计约占全省氮氧化物排放量的75%，是四川省最主要的氮氧化物排放源。火电和水泥行业氮氧化物排放总量大而且集中，机动车新增速度快，氮氧化物排放量高。因此，火电厂、水泥厂降氮脱硝工程和机动车氮氧化物控制是四川省完成“十二五”氮氧化物减排任务的重要措施和关键环节。
四川旺苍西南水泥有限公司水泥生产线建于2008年，目前该公司形成了日产2500t/d孰料新型干法水泥生产线。公司主要采用石灰石等原材料，加工生产水泥。在生产过程中主要产生的大气污染物为粉尘及氮氧化物污染物。目前工厂主要生产线产生的粉尘污染物已经采取了污染处理措施，粉尘排放经除尘系统治理后能达标排放，烟气中氮氧化物污染物并未采取措施进行治理，氮氧化物排放浓度高达700mg/Nm3左右。
“十二五”期间国家实施氮氧化物减排工作，水泥窑氮氧化物减排是重 点之一，本工程的实施，可减少水泥窑中氮氧化物的排放，减轻对当地的环 境危害，满足环境管理和污染物削减要求。
1.2.2. 项目建设的必要性
公司在位于广元市旺苍县白水镇卢家坝村，主要生产水泥，年设计产能日产2500t/d新型干法水泥生产线。生产过程中主要在水泥窑尾气中产生粉尘及氮氧化物污染物。为了满足国家对氮氧化物控制要求，本项目被列入当地环保部门目标考核任务。
1.3. 编制依据及可研报告研究范围
1.3.1. 编制依据
1）《中华人民共和国环境保护法》1989 年 12 月 26 日；
2）《中华人民共和国环境大气污染防治法》2000 年 4 月 29 日
3）《中华人民共和国清洁生产促进法》
4）《大气污染物排放标准》（GB16297-1996）
5）《环境空气质量标准》（GB3095-1996）
6）《工业企业设计卫生标准》（ GBZ1-2010 ）
7）《建设项目环境保护设计规范》877 国环字第 002 号文
8）《关于加强环境保护工作的决定》（川委发［2004］38 号）
9）《工业企业噪声控制设计规范》（GB3095-1996）
10）《生产过程安全卫生要求总则》GB12801
11）《建筑设计防火规范》GB50016-2006
12）《工业炉窑大气污染物排放标准》GB9078-1996
13）《污水综合排放标准》GB8979-1996
14）《水泥工业大气污染物排放标准》GB4915-2004
15）《清洁生产标准 水泥工业》HJ467-2009
1.3.2. 编制范围
本项目为大气污染物综合治理项目。项目针对四川旺苍西南水泥有限公司水泥生产线水泥窑氮氧化物污染物进行治理。编制范围为氮氧化物净化设施建设；属于成熟技术，可研中附带说明。
编制内容包括：
1）工程建设规模
2）工程建设条件
3）工程技术方案
4）环境保护及节能、节水措施
5）工程建设期及进度安排
6）工程投资分析及效益评估
1.4. 主要指导思想和技术原则
1）为配合企业自身的发展，加强企业环境保护配套设施的建设，提高企业生存竞争能力，以及从保护大气环境，防治环境污染出发，在进行多方案比较的基础上，确定治理方案。
2）采用工艺先进、技术可靠，我国自主知识产权的专利技术，实现自动化控制和集中管理方便的方案，在尽量利用原有设备的基础上，又经济合理、节省占地、节约能源，降低运行管理费用。
3）根据企业自身的财力以及未来的发展规划，在充分考虑近、远期结合的前提下，合理确定建设规模。
4）达到现行的国家和地方有关标准、规范和规定。
5）用可靠的设备，防止由于除尘系统发生故障而影响生产。
6）为确保工程的可靠性及有效性，提高自动化水平，降低运行费用，减少日常维护检修工作量。
7）采用现代化技术手段，实现自动化控制和管理，做到技术可靠、先进，经济合理。
1.5. 可行性研究结论
1.5.1. 场址概述
四川旺苍西南水泥有限公司位于广元市旺苍县白水镇卢家坝村，本项目不需要新增土地，根据现有生产线的地质勘探报告，该场地无不良工程地质现象。
四川旺苍西南水泥有限公司2500t/d熟料水泥生产线厂址位于四川省广元市旺苍县内，在白水镇和尙武镇之间，地处区域市场的中心地带，西距广元30km，东距巴中110km，南距苍溪110km，阆中130km，以S202线和G212线为主要销售运输公路。厂址距广元到嘉川的铁路1km，广旺等级公路S202线1.5km，距白水火车站4km，距尚武站5km。麻英朱家坡石灰石矿区距离厂址约6km。交通运输方便。
1.5.2. 主要原材料及动力
本项目实施后年新增氨水（25%）消耗3456t/a，由当地采购获得。本项目总需要电力6.48万度/a，厂区有完善的电力供给系统。本项目不新增用水。
1.5.3. 环境保护
本项目属于大气污染物综合治理项目，通过对2500t/d熟料新型干法水泥生产线建设窑尾烟气脱销设施，达到降低尾气中氮氧化物污染物排放的目的。本工程建成后可保证两条生产线窑尾烟气中氮氧化物污染物浓度满足《水泥工业大气污染物排放标准》的排放要求，达到保护环境和减少污染物排放总量的目的。
1.5.4. 工程定员与劳动力来源
窑尾烟气脱销处理工段生产人员由原有生产人员兼任，不新增人员。
1.5.5. 项目资金概况
工程建设总投资545.8万元，静态总投资493.8万元，其中工程费用350万元，占总投资64.13％。
1.5.6. 项目实施进度建议
本项目进度安排为2013年6月---2013年11月，共6个月（含设计和调试时间）。
1.5.7. 环境效益及社会效益
本工程为大气污染综合治理工程，项目建成后，可减少氮氧化物（以NO2计算）排放量1324t/a。本项目建成后，降低水泥窑烟气中氮氧化物的排放量，有利于保护环境、造福人类，提高公司的社会形象，具有良好的社会效益。
1.5.8. 可行性研究结论
本项目属于大气污染综合治理项目，具有减少污染物排放，保护环境功 效，也是很好的清洁生产项目，该项目不但具有较好的环境效益和社会效益，同时还具有相当大经济效益。对保护环境、节约资源，实施可持续发展战略 具有较大的意义。
1.5.9. 主要技术经济指标
表1.1 主要技术经济指标
序号
项 目
单位
指标
备 注
1
年销售收入
万元
25017.67

2
年总成本
万元
23414.32

3
年销售税金
万元
4253.00

4
年利润总额
万元
3027.84

5
年所得税
万元
761.44

6
年税后利润
万元
2266.39

7
投资利润率
万元
37.77%

8
投资利税率
万元
50.46%

9
资本金利润率
万元
50.46%

10
设计生产能力

（1）
脱硝处理系统
m3/h
460000

11
服务期年累计生产能力

（1）
脱硝处理系统
万 m3
331200
服务期 20 年
12
销售收入
万元
25017.67
平均价格
13
年均原材料数量及单价
万元
0

14
职工人数
人
4
人均工资福利 5.51 万元/年
15
项目总投资
万元
612.5
不含全厂投资
（1）
其中:固定资产投资
万元
545.8

（2）
铺底流动资金
万元
66.67

16
固定资产投资来源
万元
545.8
不含全厂投资
（1）
自筹
万元
545.8

（2）
银行贷款
万元
0

17
流动资金来源
万元
66.67
不含全厂投资
（1）
银行贷款
万元

（2）
自筹资金
万元
66.67

18
固定资产折旧年限

（1）
土建工程
年
20
余值 3%
（2）
设备及安装工程
年
15
余值 5%
19
无形资产摊销年限
年
10

20
递延资产摊销年限
年
10

21
年均燃料及动力消耗

（1）
电
万度/年
6.48
电价：0.6 元/度
（2）
水
m3/年
-
水价：3 元/吨
（3）
燃煤
万 t/年
-
燃煤价格：320元/t
22
增值税率
%
17
（综合进项税 13%）
23
城乡建设维护税率
%
7

24
教育费附加率
%
3

25
所得税率
%
25

26
企业盈余公积金
%
10

27
项目计算期
年
20

（1）
建设期
年
1

72

2. 项目目标及效果分析
2.1. 国家发展规划以及有关政策法规
《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》继续加 大环境保护力度，提出以解决饮用水不安全和空气、土壤污染等损害群众健 康的突出环境问题为重点，加强综合治理，明显改善环境质量。强化污染物 减排和治理，实施主要污染物排放总量控制。加强造纸、印染、化工、制革、 规模化畜禽养殖等行业污染治理，继续推进重点流域和区域水污染防治，加 强重点湖库及河流环境保护和生态治理，加大重点跨界河流环境管理和污染 防治力度，加强地下水污染防治。推进火电、钢铁、有色、化工、建材等行 业二氧化硫和氮氧化物治理，强化脱硫脱硝设施稳定运行，加大机动车尾气 治理力度。深化颗粒物污染防治。加强恶臭污染物治理。建立健全区域大气 污染联防联控机制，控制区域复合型大气污染。
根据2011年12月颁发的《产业结构调整指导目录（2011年本）》中规 定：建材行业中水泥行业要求淘汰窑径3米及以上水泥机立窑（2012年）、干法中空窑（生产高铝水泥、硫铝酸盐水泥等特种水泥除外）、立波尔窑、湿法窑；淘汰直径3米以下水泥粉末设备，以及无覆膜塑编水泥包装袋生产 线。
《国家环境保护“十二五”发展规划》将着力减排二氧化硫和氮氧化物。 并提出加强水泥、石油化工、煤化工等行业二氧化硫和氮氧化物治理、石油 石化、有色、建材等行业的工业窑炉要进行脱硫改造。新型干法水泥窑要进 行低氮燃烧技术改造，新建水泥生产线要安装效率不低于 60%的脱硝设施。
四川省政府指出，水泥厂降氮脱硝工程是全省完成“十二五”氮氧化物 减排任务的重要措施和关键环节之一。为全力推进氮氧化物减排工作，四川 省政府要求水泥生产线采用低氮燃烧技术、烟气脱硝设施采用非选择性催化还原法（SNCR）。同时要求现有日产2000吨及以上熟料新型干法水泥生产线加建SNCR烟气脱硝设施，综合脱硝效率达到40%以上；新建、改建新型干法水泥项目应采用先进的低氮燃烧技术，同步建成配套的SNCR烟气脱硝设施，综合脱硝效率达到70%以上。
相关的产业政策有：
（1）《国务院关于发布实施〈促进产业结构调整暂行规定〉的决定》（国 发[2005]40 号）；
（2）《产业结构调整指导目录（2011 年本）》。
（3）《四川省关于“十二五”降氮脱硝工作的意见》
（4）《国务院关于印发“十二五”节能减排综合性工作方案的通知》（国 发〔2011〕26 号）
2.2. 污染治理现状及存在的环保问题
四川旺苍西南水泥有限公司2500t/d新型干法水泥生产线，年产硅酸盐水泥110万吨。目前生产线水泥窑窑尾烟气采用了除尘措施，对窑尾烟气进行了除尘处理，处理后尾气中粉尘能达标排放。水泥窑窑尾中氮氧物污染物并未进行治理，其氮氧化物排放浓度在700mg/Nm3 以上，不能满足《水泥工业大气污染物排放标准》规定的氮氧化物排放浓度限值要求，其烟气量高达460000Nm3/h，氮氧化物排放总量大，对周边大气环境造成一定的环境污染。
2.3. 项目建成后效果分析
通过对本项目重点污染源的治理，减轻了项目建成后对环境的影响。可见，通过对各污染源的治理，各污染源的排放量基本都做到了有效的削减，减轻了对环境的影响。综上所述，本项目采用环保措施后的环境效果很明显。

表 2.1 建成后效果分析表
项目名称
脱销系统
烟量
氮氧化物
排放浓度
氮氧化物
排放总量
Nm3/h
mg/Nm3
t/a
技改前
460000
700
2318
技改后
300
994
消减量

1324

说明：年运行工作日为 300 天，每天工作 24h。
由上表可以看出，通过本项目的建设，除尘系统可削减氮氧化物排放1324t/a。

3. 工程技术方案
3.1. 厂区总体规划及总平面布置
3.1.1. 区域位置
处理设施设在厂内，根据该厂的发展要求，以及工厂的实际用地情况，其场址选在四川旺苍西南水泥有限公司内现有空地上，水泥窑窑尾烟气脱硝处理设施建设在工厂内部生产厂房旁的空地上。
3.1.2. 总平面布置
1）总平面布置原则
（1）符合《工业企业总平面设计规范》；
（2）满足工艺流程要求，力求流程顺畅、简洁；
（3）在满足安全卫生的条件下，建构筑物布置紧凑、节约占地；
（4）进行全厂统筹规划，尤其是原燃料堆存、辅助公用设施须进行合理安排，做到功能分区明确，有机结合，降低工程投资；
（5）合理地组织厂内运输线，并满足厂内消防、检修通道的要求，与厂外运输线路合理衔接；
（6）在保证本期工程建设的同时，考虑今后扩建的建设场地和接口要求；
（7）充分考虑利用地形地势条件，减少土石方量和土建投资；
（8）保证厂区有良好的通风卫生条件，重视环保要求，考虑绿化美化，减少环境污染。
2）总平面布置方案
根据以上总平面布置原则，结合场地地质、地形、风向、消防、环保、 内外运输等因素，并根据公司的总体发展思路，即总平面布置须顺应生产线 所处场地的几何尺寸、竖向条件及长远发展的用地预留位置要求，方案能很 好地顺应场地地势，工艺流程顺畅。
（1）厂区功能区划分明确，厂办公用房同生产场地分开，避免了生产场地噪声对厂办公人员的污染影响。
（2）厂区两座大门，项目物流、人流分开。
（3）厂区内宽广，有利于厂区货物运输畅通。
（4）厂区内实行雨污分流。本项目与生产车间相邻。
3.1.3. 竖向布置
在满足生产工艺的前提下，本工程建构筑物根据布置所处的现场地势位置条件顺势而为。
3.1.4. 运输、运输设备与厂区道路
1）运输
主要运输生产原材料。
2）运输设备
电厂的检修、生活福利所需车辆及其它辅助运输设备均由建设方统一调配使用。
3）厂区道路
利用现有道路完全可以满足运输要求，不新建道路。
3.1.5. 厂区绿化
本项目仅涉及建设区绿化带损坏恢复。
3.2. 工艺方案比选
3.2.1. 本项目改造方案
四川旺苍西南水泥有限公司主要产生的大气污染物为水泥窑窑尾烟气产生的粉尘污染物及氮氧化物污染物。目前该公司2500t/d新型干法水泥生产线，该生产线产生的窑尾烟气中粉尘污染物已经得到有效治理，但是其烟气中的氮氧化物污染物并未得到有效的治理，虽然其排放浓度满足《水泥工业大气污染物排放标准》要求，但是由于其烟气量较大，污染物排放总量也教大。本次工艺设计主要针对2500t/d的生产线进行氮氧化物污染物进行治理。
3.2.2. 工艺方案的选择与确定
水泥窑尾气中氮氧化物污染物主要为一氧化氮、二氧化氮等。其中一氧 化氮NO的生成途径，包括热力NO、瞬发NO、燃料NO及生料NO；而二氧化氮NO2 则是在低温下由NO和O2 接合而成的，因其反应速率是与NO浓度的平方成正比的，而NO浓度往往是很低的，故生成的NO2 很少。在水泥窑废气中NO2 一般仅占NOx总量的5％以下，NO则占总量的95％以上。同时生产中烟气的排水量和成分波动性比较大。
目前，用于水泥炉窑NOx 排放控制的技术有火焰冷却、低氮燃烧器、 分段燃烧、添加矿化剂、选择性非催化还原技术（SNCR）和选择性催化还 原技术（SCR）。火焰冷却、低氮燃烧器、分段燃烧、添加矿化剂等技术是 炉内燃烧控制技术，采用这些措施后，水泥炉窑的 NOx 排放控制水平可以达 到 400～800mg/m3。SNCR 技术是在水泥炉窑内喷射还原剂，可以降低30～80％的NOx 排放。与SCR技术相比，选择性非催化还原SNCR技术利用炉内的高温驱动氨与NO的选择性还原反应，因此，不需要昂贵的催化剂和体积庞大的催化塔。SNCR相对于低NOx燃烧器和SCR来说，初投资低，停工安装期短。但是，要进一步降低NOx排放，SCR技术是唯一的选择，SCR技术可以控制水泥炉窑的NOx 排放达到100～200mg/m3，可以满足更严格的排放要求。
本次工艺方案主要对选择性催化还原（SCR）脱硝工艺及选择性非催化还原（SNCR）脱销工艺进行介绍。
1）选择性催化还原（SCR）脱销工艺
选择性催化还原（SCR）脱硝，主要是 NH3 在一定的温度和催化剂的作 用下，有选择的把烟气中的NOx 还原为N2，同时生成水。SCR是脱硝效率最高、最为成熟的脱硝技术，其有效反应温度范围较低，约在 320～400℃之 间，反应式为：
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O （1）
4NH3+2NO2+O2→6N2+6H2O （2）
在SCR技术的应用过程中，催化剂的制备生产是其中最重要的部分之一，其催化性能直接影响到SCR系统的整体脱硝效果。催化剂的更换与还原剂的消耗是SCR系统运行费用的最主要来源，同时催化剂的生产制备更是占据了 SCR 系统初期建设成本的 20%以上。
常见的SCR脱硝催化剂有贵金属催化剂、金属氧化物催化剂和分子筛催化剂等。但是由于水泥生产工艺的高灰尘、高碱土金属烟气环境，系统压降大，催化剂冲刷磨损严重，碱土金属引起催化剂中毒从而降低其活性等原 因，使得 SCR 技术在水泥行业的应用较少。
2）选择性非催化还原脱硝
选择性非催化还原（SNCR）脱硝技术是在无催化剂存在的条件下向炉 内喷射还原剂使之与烟气中的NOx 反应，将其还原成N2 及H2O。其主要反 应方程式如下：
4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O
2CO(NH2)2+4NO+O2→4N2+2CO2+4H2O
还原剂最适宜的注入温度大约在50~1100℃之间，这样可以保证上述两个反应为主要反应。当温度较高超过上述范围时，氨容易被洋气氧化，导致NOx 还原量减少；而温度低于范围时，氨反应不完全，易导致氨逸出。
SCR和 SNCR脱硝技术的主要工艺特性比较

表 3.1 SCR 脱销工艺与 SNCR 脱硝工艺方案比较

主要工艺特性
工艺方法
SCR 法
SNCR 法
还原剂
NH3 或尿素
NH3 或尿素
反应温度（℃）
320~420
850~ 1250
催化剂及其成分
主要为 TiO2 、V2O5-WO3
不使用催化剂
脱硝效率（%）
70~90
60~70
SO2/SO3 氧化
催化剂中的 V、Mn、Fe 等多种金属会对 SO2
的氧化起催化作用，SO2/SO3 氧化率较高
不导致 SO2/SO3 氧化
NH3 逃逸（μL/L）
3~5
5~10
对空气预热器影响
NH3 与 SO3 易形成 NH4HSO4，造成堵塞或腐蚀
造成堵塞或腐蚀的机会较
低
系统压力损失
催化剂会造成较大的压力损失，一般大于 980Pa
无
燃料的影响
高灰分会磨耗催化剂、碱金属氧化物会使催化剂
钝化
无影响
占地空间
较大，需增加大型催化剂反应器和供氨或尿素系
统
小，无需增加催化剂反应
器，
工程造价及
运行费用
工程造价较高，运行费用中等
工程造价低，运行费用中等
4）处理工艺的确定
从上述分析可知，降低NOx排放有多种综合技术可供选用，但是把降 低NOx 技术置于水泥生产中去，应该从NOx的降低效果、对烧成工艺影响、 投资及运行费用等多方面综合考虑。例如加入矿化剂降低锻烧温度，虽然降 低NOx的排放，但带来产品质量不稳定及生产成本提高。又如燃烧器的改良，为了满足水泥熟料锻烧的要求，必须保证高的锻烧温度与强度，因此燃 烧器降低NOx的程度有限。SNCR 技术能较大幅度降低 NOx，且在分解炉 中温度窗口相对符合脱硝反应温度区间，操作系统简单，投资成本较低。
目前，SNCR 技术在欧美的水泥工业中得到了成功的应用。在德国，1992年以来，为了满足新的欧盟环境标准的要求，70%的干法水泥生产线上安装 了 SNCR 系统，并取得良好成效，多项工程测试统计结果证实，SNCR 技术 可使NOx限值达到 400mg/m3。在西班牙，SNCR应用于Tudela Veguin LaRobla 水泥公司的7，8号生产线。此外 Finaneiera Minera，Anorga plant， Finaneiera Minera，Malaga plant 等多个水泥厂也使用了 SNCR 技术。在丹麦， FSKARA 地区的 Roskilde 公司 4 号干法水泥生产线使用 SNCR 技术，烟气 中的 NOx 含量为 300~350mg/m3 时可降低 65%的排放。在芬兰，2008 年， Finnsementti 水泥公司 4 号生产线安装了 SNCR 系统，在烟气中 NOx 含量为800mg/m3 时可得到72%的还原率。在美国，1994年，SNCR应用于Lehigh Cement水泥厂的2，4号生产线，在烟气中的NOx含量为400mg/m3 时，还原率为 40%。
综上所述，SNCR脱硝技术相比于其他的脱硝技术具有脱硝效率高、投资成本低、设备改造方便等诸多优点，SNCR脱硝技术己成水泥工业节能减排的发展趋势。因此，本工程选择SNCR技术作为四川旺苍西南水泥有限公司2500t/d熟料新型干法水泥生产线水泥窑尾烟气脱硝工艺。
SNCR脱硝技术在水泥行业的应用较广，脱硝效率一般为60~70%，部分企业在不断优化运行的情况下，甚至可实现80%的脱硝效率。其脱硝原理主要为在水泥窑的适当位置喷入含有氨基的还原剂，是的主要在回转窑内生 成的NOx还原为N2。其脱硝工艺流程图如下所示：

图 3.1 SNCR 工艺流程图
3.2.3. 还原剂的选择与确定
水泥行业实施SNCR烟气脱硝技术，多采用氨水作为还原剂，也有少部 分企业采用尿素溶液。先分别介绍如下。
1）氨水SNCR系统特点
以下是氨水 SNCR 系统氨储罐部分的流程图

图3.2 氨水SNCR系统氨储罐部分流程图
在氨水SNCR系统中，直接由罐车将浓度为25%的氨水运送到现场，通 过卸载泵将其灌装到氨水储存罐中。与尿素溶液储备方式不同的是，氨水储 罐内压不可超过0.49bar，所以储罐配有高压释放阀，及罐内温度压力监测等 仪表。同时为了防止罐内负压对罐体的损害，储罐同时配有真空阀。在加注 过程中为了防止超压，罐体同时配有回流管线与罐车相连，由于液面上升产 生的高压会通过回流管线释放到罐车内。
2）尿素SNCR系统特点
以下是尿素SNCR系统尿素溶液制备部分流程图。

图3.3 尿素SNCR系统尿素制备流程图
这个流程表示尿素由人工拆开尿素袋，并将其投入到容积为2m³尿素给料斗中，再通过螺旋输送机将其输送到尿素溶液制备罐中，尿素颗粒通过与60℃的除盐水（20℃除盐水与100℃冷凝水混合得到60℃）混合并溶解，制备出浓度为40%的尿素。

图3.4 尿素SNCR系统输送流程图
这部分流程表示了制备好的40%的溶液输送到尿素溶液储罐中，由于尿素溶液易结晶，所以该储罐采用了保温措施。
尿素SNCR系统的循环泵使用液下泵，可以在输送尿素溶液的同时释放 热量对储罐内溶液进行小功率加热，保证储罐内液体温度，同时避免电加热 器造成的局部高温热解。该系统对于稀释水温亦有温度要求，需要稀释水在10℃~30℃之间。
由于尿素的特性，即凝结点较高的特点，为了避免输送过程中的低温结晶，尿素系统的管道需要进行保温措施。
3）处理特性对比
处理特性的对比，包括了还原剂是否有毒，有气味和储存的特点，以下是其比较表。

表3.2 氨水SNCR与尿素SNCR处理特性对比表

25 % 氨水溶液还原剂方案
尿素还原剂方案
1、缺点：
---蒸汽压高 (“B.P.” = 38 °C)
---腐蚀性 (pH=12)
---损害的金属,Cu & Zn
---挥发气体易燃
---刺鼻的气味
1、缺点：
---热不稳定物质
---微生物的分解
---易引鼠类动物，尿素储存会产生成本
---低温时溶液易沉淀，需要特别的保温措施
---溶解时需加热，会产生成本
---固体较易结块，增加储存难度和成本
2、优点：
---凝固点 = - 55°C
---刺鼻的气味，如果氨气泄露，非常容易察觉
2、优点：
---无毒
---没有腐蚀性
根据上表知，氨水SNCR系统对罐区及系统安全设计要求较高，在储罐设计上必须对安全性作详细的设计，如整个系统配有气体实时监测系统，一 旦出现氨泄露将会发出警报，并在高位泄露的情况下自动停止系统运行。为 了保证储罐的安全，储罐上配有的所有仪器仪表均是防爆仪表，在使用过程 中不会产生电火花。储罐的设计也充分考虑了氨水蒸汽压高的特点，设有温 度及压力监测，对储罐内的压力进行实时监测，罐内一旦超压，压力释放阀 会自动开启，是罐内压力回落到正常水平。
对于尿素SNCR系统，工艺在尿素溶液的制备，存储及使用过程中充分 考虑了尿素的上述特性，在制备过程中使用60℃的除盐水对尿素颗粒直接进 行混合搅拌，避免了直接使用蒸汽或电加热器对尿素直接加热导致尿素分解 的缺点。根据尿素凝结点高的特点，尿素溶液储罐设计有保温层，同时使用 液下泵进行低功率的加热，避免了直接使用电加热器造成的分解。稀释水的 温度设计在10~30oC之间避免了稀释过程中尿素颗粒的析出。
4）运行特性对比
尿素、氨水SNCR系统的运行特性的比较，除了如系统流程对比中提到的，氨水和尿素溶液制备、储存过程不一样之外，主要的运行特性在于还原 剂喷射如炉膛之后的反应过程不同，这会对脱硝的效率、氨逃逸产生一系列 的影响。
（1）反应的过程
尿素SNCR系统和氨水SNCR系统，还原剂喷射入炉膛后的示意图：

图 3.5 尿素 SNCR 系统和氨水 SNCR 系统还原剂喷射入炉膛后示意图
最上面图表示了尿素溶液喷射到炉膛中之后的过程，由于尿素溶液具有 一个固体的核，外层是被水分子包裹，在高温下，水分子先蒸发，然后尿素 颗粒再分解成氨基，氨基再和烟气中的氮氧化合物进行反应，生成氮气和水。 同时这个固体核的作用能够保证同样液滴大小的情况下，尿素溶液的穿透力 会大于氨水溶液的穿透力。
在下图中，表示了氨水喷入炉膛之后的过程，由于氨水溶液则是水与氨充分混合，氨水溶液喷入炉膛的一