2500td新型干法水泥熟料生产线脱硝工程可行性研究报告.doc

重庆秀山西南水泥有限公司2500t/d新型干法水泥熟料生产线脱硝工程可行性研究报告 南京凯盛 重庆秀山西南水泥有限公司脱硝工程可研报告可行性研究报告总目次序号文件名称备 注1可行性研究报告1份2附图(1)脱硝工艺流程图1张(2)脱硝还原站设备布置图1张(3)脱硝还原站总平面图1张(4)喷枪安装布置图1张(5)分解炉分级燃烧工艺流程图1张(6)分解炉分级燃烧改造图1张3附件2份 南京凯盛 重庆秀山西南水泥有限公司脱硝工程可研报告目 录1 概述11.1 项目概况11.2 脱硝工程建设的必要性11.3 脱硝工程建设的可行性41.3.1 工程实施背景41.3.2 编制单位介绍51.4 报告研究范围81.5 报告编制依据81.6 主要编制原则92 工程概况102.1 厂址概述102.2 主机设备102.3 煤质条件122.4 工程气象122.5 地震烈度122.6 建设场地122.7 工程地质132.8 交通运输132.9 建筑状况133 脱硝技术方案选择143.1脱硝工艺的选择143.1.1水泥窑烟气特性143.1.2脱硝技术选择原则143.1.3几种脱硝技术的简介及比选143.1.4几种脱硝技术的对比表193.1.5建设方案确定203.2SNCR脱硝还原剂选择213.2.1脱硝还原剂的比选213.2.2脱硝还原剂的确定224 脱硝工程技术方案234.1 设计基础参数234.1.1 污染物排放情况234.1.2 脱硝系统设计规模234.1.3 脱硝系统设计效率244.2 分级燃烧技术方案254.2.1设计参数条件254.2.2原有设备情况254.2.3设计方案254.2.4工艺系统组成274.2.5改造工程量274.3 SNCR技术方案294.3.1工艺流程图294.3.2总平面布置304.3.3SNCR工艺系统组成304.3.4SNCR系统土建工程334.3.5SNCR系统设备材料345 环境保护及效益分析375.1设计依据及采用标准375.2污染及防治措施375.2.1水环境375.2.2固体废弃物375.2.3声环境375.2.4大气环境375.3环境效益分析385.4社会效益分析386 节约和合理利用能源406.1 节约用水406.2 合理利用能源406.3 节约用地、节约原材料407 劳动安全和工业卫生417.1 劳动安全417.1.1 职业危险、危害因素分析417.1.2 对各种危害因素采取的主要防范措施417.1.3 安全设计内容427.1.4 安全生产制度427.1.5 安全防治措施437.2 消防437.3 职业卫生438 生产组织与劳动定员458.1 生产运行管理458.2 劳动定员459 脱硝工程项目实施条件和轮廓进度469.1 脱硝工程项目实施条件469.1.1 运输方式469.1.2 材料供应469.1.3 施工水源、电源、通讯等469.1.4 分级燃烧实施条件469.2 工程进度469.3 项目进度表4710 投资估算4810.1 工程概述4810.2 编制依据4810.2.1 建筑工程4810.2.2 设备购置4810.2.3 安装工程4910.2.4 工程建设及其它4910.2.5 基本预备费4910.3 投资估算结果5010.4 财务经济评价5810.4.1 概述5810.4.2 经济分析5810.4.3 资金来源5810.4.4 运行及维护成本5811 结论6011.1 脱硝装置运行对水泥生产线的影响6011.1.1 施工期对生产线的影响6011.1.2 调试对生产线的影响6011.2 主要经济技术指标6011.3 结论与建议6112 附图6213 附件621 概述1.1 项目概况重庆秀山西南水泥有限公司是一家以水泥制造业为主的大型综合经济实体。原名为秀山三磊水泥有限公司, 2012年与西南水泥联合，成为中国建材集团旗下西南水泥公司的一员。秀山三磊水泥有限公司是一家股份制水泥生产企业，成立于2007年12月，注册资金10000万元，公司位于秀山县石耶镇余庆村，公司占地面积180余亩，建有一条2500吨/天新型干法水泥生产线，生产普陀硅酸盐水泥（P.O42.5）53万吨/年，复合硅酸盐水泥（P.C32.5）53万吨/年。公司距3秀山县城约20公里，厂区所在地位于渝、湘、黔三省市交界之处，北侧紧邻319国道，西侧有石耶、松桃干线，交通运输十分便利。本项目采用烟气脱硝技术进一步降低水泥熟料生产的氮氧化物排放，属于新形势下的新技术新建项目。对水泥厂熟料生产线进行脱氮处理可以降低烟气中的氮氧化物的排放量，显著改善环境。 1.2 脱硝工程建设的必要性我国是世界上主要的煤炭生产和消费国，也是以煤炭为主要一次能源的国家。据统计，2010年，原煤在我国一次能源构成中所占比例约为70%，而用于发电的煤炭约占煤炭消费量的40%，用于水泥生产的煤炭约占10%。NOx的排放是酸雨的形成和对大气中臭氧层破坏的重要原因之一，据有关部门估算：1990年我国的NOx排放量约为910万吨，到2000年和2010年，我国的NOx排放量将分别达到1561万吨和2194万吨，其中近70%来自于煤炭的直接燃烧，以燃煤为主的电力生产、水泥生产以及冶金行业是NOx排放的主要来源。鉴于我国的能源消耗量今后将随经济的发展不断增长，氮氧化物NOx排放量也将持续增加，如不加强控制NOx的排放量，NOx将对我国大气环境造成严重的污染。以燃煤为主的电力生产、钢铁冶金和水泥生产等所造成的环境污染是我国工业发展的一个制约因素，煤炭燃烧产生的烟气中含有烟尘、硫氧化物（SOx）、氮氧化物（NOx）和CO2等污染物，已经造成了严重的环境问题，是我国经济可持续发展亟待解决的重要问题。随着我国经济和生活水平的日益提高，将会对环境给予越来越大的关注。我国在烟尘排放的控制方面，通过近三十多年的发展，除尘设备和技术均达到国际先进水平，烟尘排放已得到有效控制。水泥熟料生产工艺因其自身特点，硫氧化物（SOx）排放浓度很低，大部分工厂的排放远低于国家限定值；仅在部分工厂，由于原燃料的特性引起较高的排放，需个别对待处理。因此，整个行业的SOx排放已得到有效控制。氮氧化物（NOx）的控制将是继粉尘和SOx之后工业环保治理的重点。在水泥厂NOx排放的控制方面，欧洲国家早已大范围应用各项技术大力削减NOx排放，技术较为成熟，而目前我国还没有掌握脱硝的先进技术，也没有正在运行的脱硝工程。因此吸收和引进国外成熟的烟气脱硝技术并研究出适合我国国情的烟气脱硝工艺设备是一项十分紧迫的工作。2004年国家新的水泥工业大气污染物排放标准已实施，对水泥厂NOx排放标准要求有了大幅度的提高。二一年十一月十六日，工业和信息化部发布水泥行业准入条件的公告，其中第20条规定：（二十）严格执行水泥工业大气污染物排放标准和水泥工业除尘工程技术规范以及可替代原料、燃料处理的污染控制标准。对水泥行业大气污染物实行总量控制，新建或改扩建水泥（熟料）生产线项目须配置脱除NOx效率不低于60%的烟气脱硝装置。新建水泥项目要安装在线排放监控装置，并采用高效污染治理设备。这一要求对新建和改造水泥工程的环保技术提出了更高的要求。国务院印发的“十二五”节能减排综合性工作方案，确定了“十二五”期间全国各省（区、市）化学需氧量、氨氮、二氧化硫、氮氧化物排放总量控制目标及各地区的分担量，并提出“将污染物总量控制作为环评前置条件”、“对三区六群进行煤炭总量控制”、“实施脱硝电价”等50条政策措施。据了解，目前，各省（区、市）已着手依据各自分担的减排任务制订实施方案和具体落实意见。根据“十二五”规划纲要，我国的污染减排指标将由化学需氧量、二氧化硫两项扩大到四项，增加氨氮、氮氧化物。方案还细化了节能减排目标，2015年全国化学需氧量和二氧化硫排放总量均比2010年下降8%；氨氮和氮氧化物排放总量的降幅要达到10%。方案还明确了各省（区、市）分担的四种污染物的减排量。2012年伊始，环境保护部副部长张力军在安徽海螺集团调研时称，现在火电厂氮氧化物排放标准为100毫克/标准立方米，而新型干法水泥窑的氮氧化物排放普遍在800毫克/标准立方米左右，“环境保护部正在研究的排放标准将会很严格”。张力军表示，“十二五”时期，水泥行业是减排氮氧化物的重点行业，全国每年新增水泥产量占世界新增产量80%以上，今年水泥产量将突破20亿吨，氮氧化物排放量成为电力之后的第二大行业。各地对于水泥生产线脱硝目标逐渐明确：2011年5月浙江富阳市政府发布富政函201183号文关于加强2011年主要污染物减排工作的实施意见，提出污染物减排目标，其中全市氮氧化物（NOx）排放总量在2010年基础上，要求削减5%以上（“十二五”总减排任务的20%以上）。辖区内包括富阳南方在内的三家水泥生产企业均被要求建设脱硝效率70%的脱硝工程。根据广东省环保厅颁布的广东省“十二五”主要污染物总量控制规划，2013年底前，珠江三角洲地区水泥行业新型干法窑要推行低氮燃烧技术和烟气脱硝示范工程建设，并逐步推广，其中珠江三角洲地区所有规模大于4000吨熟料/日的新型干法水泥窑都需采用LNB（低NOx燃烧器）+SNCR等联合脱硝技术，综合脱硝效率要达到70%以上。“十二五”期间，全省规模大于2000吨熟料/日的新型干法水泥窑全部实行低氮燃烧技术升级并建设烟气脱硝工程。2012年湖南省永州市节能减排工作领导小组发布永污减字201201号关于开展新型干法水泥生产线脱硝治理工作的通知，提出2012年10月31日前，全市现役新型干法水泥生产企业生产能力2000t/dQ4000t/d的实施低氮燃烧技术升级，脱硝效率达到30%以上；生产能力4000t/d的必须配套SNCR烟气脱硝设施，综合脱硝效率达到60%以上，逾期未完成脱硝治理任务的，将实施限期治理或停产治理。2012年3月，根据江苏省常州市人民政府办公室文件：常政发办20124 号文件指示，市政府办公室关于转发市环保局常州市2012年度主要大气污染物减排工作方案的通知：“南方水泥、天山水泥在4月底前完成熟料生产线的分级分段燃烧改造及SNCR脱硝工程”，并且要求1月底前安装在线监测系统并通过验收，4月底前完成熟料生产线分级分段燃烧改造及SNCR脱硝工程，设计脱硝效率不低于70%,投运率不低于99%，同步配套脱硝DCS系统。渝办发201249号文件：重庆市人民政府办公厅关于下达2012年主要污染物总量减排任务的通知，其中规定重庆秀山西南水泥有限公司的2500t/d水泥生产线建设脱硝效率60%的脱硝装置。根据重庆秀山西南水泥有限公司水泥熟料生产线的实际情况，将配套SNCR脱硝设施和分级燃烧优化脱氮装置，降低生产线脱硝运行成本。本脱硝工程实施后，重庆秀山西南水泥有限公司水泥熟料生产线的NOx排污浓度及总量均将明显降低，具有显著的环保效益，将帮助重庆秀山西南水泥有限公司进一步巩固企业在当地的良好形象。1.3 脱硝工程建设的可行性1.3.1 工程实施背景重庆秀山西南水泥有限公司烟气脱硝工程实施存在以下有利条件： 国家各级政府以及重庆市政府重视国民经济的可持续发展和环境保护的关系、加大了环境保护和治理工作的力度，烟气脱硝工程具备良好的政策支持条件； 重庆秀山西南水泥有限公司作为负责任的先进企业，秉承善用资源、服务建设的核心理念，建设创新绩效型、资源节约型、环境友好型、社会责任型的“四型”企业，一定会积极响应国家要求水泥行业节能减排的政策，这是实施烟气脱硝工程的有利内部条件。 国内热电企业近些年通过引进、吸收国外技术，逐步掌握烟气脱硝的先进技术，在理论研究和工程实践上均积累了丰富经验，可供水泥行业借鉴。同时，南京凯盛在吸收和引进国外成熟的烟气脱硝技术并研究出适合我国国情的烟气脱硝工艺设备，这形成了水泥行业实施烟气脱硝工程的外部条件。 重庆秀山西南水泥有限公司采用了新型干法水泥悬窑成套技术，目前烧成系统运行良好。但由于该生产线投产时的技术限制，该系统分解炉未带低氮燃烧风管，分解炉内燃烧存在局部高温，窑尾采取分级燃烧技术可以改善分解炉运行状态并且进一步降低NOx排放量。 本脱硝工程实施后，重庆秀山西南水泥有限公司熟料生产线的NOx排污浓度及总量均将明显降低，具有显著的环保效益、社会效益，将帮助重庆秀山西南水泥有限公司进一步巩固负责任企业的良好形象。1.3.2 编制单位介绍南京凯盛国际工程有限公司（英文缩写KISEN，以下简称南京凯盛）隶属于中国建材国际工程有限公司，是一个按香港上市公司规范管理的国际工程公司。公司成立于2001年，注册资本1亿元，公司位于南京，现有员工900多人。 南京凯盛持有国家甲级工程设计证书及对外承包工程经营资格证书，通过了质量管理体系、环境管理体系和职业健康安全管理体系认证和高新技术企业认定，是中国机电产品进出口商会评定的AAA级信用企业。自成立以来，南京凯盛保持了良好的发展态势，由单一化经营转变为多元化经营，由国内经营转变为国际化经营，由单纯的设计院转变为工程公司。业务范围从单纯的水泥工程设计扩展至水泥工程总承包、纯低温余热发电开发设计和工程总承包、机电设备安装、机械设备制造、工业和生活垃圾处理等业务。形成了业务多元化及产业链一体化的企业发展格局。目前，已完成100多个1500t/d-10000t/d等各种规模的新型干法水泥生产线项目，近百个余热发电项目和近百个机电设备安装项目。获得40多项发明专利和实用新型专利，多项产品通过了部级技术鉴定及江苏省高新技术产品认定。获得国家级优秀工程设计奖1项，国家级优秀工程咨询成果奖1项，省部级奖42项。近年来，通过战略转型和管理整合，公司实现了跨越式发展，综合竞争实力不断增强。企业获奖及部分荣誉证书获奖项目名称获奖等级时间徐州中联水泥有限公司二期10000t/d熟料生产线带配套纯低温余热发电综合工程2009年度全国优秀工程咨询成果一等奖2010年冀东海天水泥闻喜有限责任公司资源综合利用4500t/d熟料水泥生产线工程建材行业第八次优秀工程咨询成果奖一等奖2009年黑龙江浩良河水泥有限责任公司4000t/d熟料新型干法水泥生产线工程建材行业第八次优秀工程咨询成果奖二等奖2009年广西金鲤水泥有限公司4500t/d熟料新型干法水泥生产线并配套纯低温余热发电工程建材行业第八次优秀工程咨询成果奖二等奖2009年徐州中联水泥有限公司二期10000t/d熟料生产线带配套纯低温余热发电综合工程建材行业第八次优秀工程咨询成果奖一等奖2009年福建春驰集团新丰水泥有限公司2500td熟料新型干法生产线工程建材行业第十四次优秀工程设计三等奖2009年广州珠江水泥有限公司5000td熟料生产线余热发电工程建材行业第十四次优秀工程设计二等奖2009年德阳利森水泥有限公司3200td水泥生产线技改工程建材行业第十四次优秀工程设计二等奖2009年江苏金峰集团 5000td熟料生产线技改工程建材行业第十四次优秀工程设计二等奖2009年淮海中联水泥有限公司5000td熟料生产线余热发电工程建材行业第十四次优秀工程设计一等奖2009年Akcansa Cement Company CNK-Line2 Project（土耳其6000td）熟料水泥生产线工程建材行业第十四次优秀工程设计一等奖2009年青州中联鲁宏水泥有限公司6000td熟料生产线工程建材行业第十四次优秀工程设计一等奖2009年老河口吉港宝石水泥有限公司1700 t/d新型干法水泥生产线建材行业第十三次优秀工程设计三等奖2007年广西鱼峰集团有限公司2500 t/d新型干法水泥生产线建材行业第十三次优秀工程设计二等奖2007年安徽马钢嘉华新型建材有限公司600,000 t/y矿渣微粉生产线建材行业第十三次优秀工程设计一等奖2007年江苏恒来建材股份有限公司5000 t/d新型干法水泥生产线建材行业第十三次优秀工程设计一等奖2007年惠州市光大水泥集团龙华厂5000 t/d新型干法水泥生产建材行业第十三次优秀工程设计一等奖2007年浙江何家山水泥有限公司2500 t/d新型干法水泥生产线第十二届（2006年度）全国优秀工程设计铜奖2007年 江西正大水泥有限责任公司2500t/d水泥熟料生产线建材行业第十二次优秀工程设计三等奖2006年浙江常山天马水泥有限公司2500t/d水泥熟料生产线建材行业第十二次优秀工程设计三等奖2006年龙游县青龙山水泥有限公司2500t/d水泥熟料生产线建材行业第十二次优秀工程设计二等奖2006年苏州东吴水泥有限公司2500t/d水泥熟料生产线建材行业第十二次优秀工程设计二等奖2006年江苏金墅水泥有限公司2500t/d水泥熟料生产线建材行业第十二次优秀工程设计二等奖2006年铁岭铁新水泥有限责任公司2500 t/d新型干法水泥生产线建材行业第十二次优秀工程设计二等奖2006年中联鲁宏水泥有限责任公司5000 t/d新型干法水泥生产线建材行业第十二次优秀工程设计二等奖，优秀总承包管理一等奖2006年南京梅宝新型建材有限公司年产50万吨矿渣微粉生产线建材行业第十二次优秀工程设计一等奖2006年浙江何家山水泥有限公司2500 t/d新型干法水泥生产线建材行业第十二次优秀工程设计一等奖2006年中联巨龙淮海水泥有限公司5000 t/d新型干法水泥生产线建材行业第十二次优秀工程设计一等奖2006年龙游县青龙山水泥有限公司2500t/d熟料新型干法生产线可行性研究报告建材行业第四次优秀工程咨询成果二等奖2005年中联巨龙淮海水泥有限公司5000t/d熟料生产线技改工程可行性研究报告建材行业第四次优秀工程咨询成果二等奖2005年中联鲁南水泥有限公司5000t/d熟料生产线技改工程可行性研究报告材行业第四次优秀工程咨询成果一等奖2005年江苏恒来建材有限公司5000t/d熟料新型干法生产线可行性研究报告建材行业第四次优秀工程咨询成果二等奖2005年上海银涛高尔夫有限公司A型豪宅别墅区建材行业第十一次优秀工程设计二等奖2005年浙江龙游县青龙山水泥有限公司1000 t/d新型干法水泥生产线建材行业第十一次优秀工程设计二等奖2005年宜兴市天盛水泥有限公司2500t/d水泥熟料生产线烧成系统开发设计建材行业第十一次优秀工程设计二等奖2005年上海银涛高尔夫有限公司中地块别墅区建材行业第十一次优秀工程设计一等奖2005年兰州大通河民和水泥厂2000t/d水泥熟料生产线技改工程建材行业第十一次优秀工程设计一等奖2005年1.4 报告研究范围可行性研究主要按要求研究工程实施的必要性、脱硝剂的供应和运输、工程背景条件、环境保护以及厂址的地形地貌、地震、地质和水文气象等主要工程建设条件，提出脱硝工艺系统的方案，并进行投资估算与投资经济分析。主要设计范围及内容：1）选择适用的烟气脱硝工艺系统。2）配套脱硝剂的来源及供应工艺系统。3）烟气脱硝系统实施后烧成系统的影响评价。1.5 报告编制依据1）为确保完成2012年主要污染物总量减排目标任务，根据重庆市人民政府办公厅关于下达2012年主要污染物总量减排任务的通知（渝办法201249号）。2）与重庆秀山西南水泥有限公司关于脱硝项目往来的传真和函件；3）重庆秀山西南水泥有限公司2500t/d孰料生产线配置材料、施工图纸等；4）水泥工业大气污染物排放标准（GB4915-2004）5）重庆市大气污染物综合排放标准（DB50/148-2012）6）建筑设计防火规范（GB50016-2006）7）工业企业厂界环境噪声排放标准（GB12348-2008）8）建设项目投资估算编审规程（CECA/GC 1-2007）。9）市政工程可行性研究投资估算编制办法（建标2007164号文）。10）市政工程投资估算指标建设部（2007年）。11）2006年重庆市建设工程设计概算编制规定。1.6 主要编制原则本项目的设计遵循“技术可靠、稳定运行、运行成本低、节约投资”为总体原则，具体如下：（1）进行多种烟气脱硝方案论证，选择最适合的烟气脱硝工艺方案；烟气脱硝不能影响烧成系统正常运行，一旦影响设有保证措施；（2）烟气脱硝工程尽可能按现有设备状况及场地条件进行布置，力求工艺流程和设施布置合理、操作安全、简便，对现有设施的影响最少；（3）脱硝系统控制采用PLC系统；（4）脱硝工程尽量节约能源和水源，降低脱硝系统的投资和运行费用；（5）避免产生脱硝副产物二次污染；（6）脱硝系统年利用小时按7440h考虑；脱硝系统可用率95%；（7）装置设计寿命大于25年；（8）地震烈度：建（构）筑物按六度设防；（9）本项目建设资金来源为公司自有资金和环保专项补助资金，对脱硝工程实现招投标，确定具有成熟经验和实力的国内公司承担工程的基本设计、详细设计、设备供货，工程建设(施工、安装)、调试、试运行及消缺等工作，按EPC建设模式考虑。652 工程概况2.1 厂址概述重庆秀山西南水泥有限公司2500t/d新型干法水泥熟料生产线位于重庆秀山县石耶镇余庆村，公司占地面积180余亩，生产线配套5MW装机容量的纯低温余热发电系统。建设场地较为稳定，无不良地质现象存在，在下步进行详细工程地质勘查。场地水文地质条件较简单，不会对建筑物基础产生不良影响。2.2 主机设备重庆秀山西南水泥有限公司现有日产2500吨熟料生产线一条，并且配套余热发电系统一套，回转窑规格为4.060米，第三代篦式冷却机，窑头窑尾采用电收尘器。预热预分解系统分解炉为旧型分解炉，分解炉的设计未考虑优化燃烧进而脱氮的功能。表2.2-1 主要设备参数(详见下页)2.3 煤质条件煤质分析结果如下表：表2.3-1煤粉工业分析工业分析（%）名称项目MtMadVad AadFCadSQnet,ad（kJ/kg）Qnet,ar（kJ/kg）进厂洗煤9.91.1119.6931.4347.771.1252174699入窑煤粉8.51.5317.3429.5851.551.3553374915表2.3-2 煤粉化学分析化学分析（%）名称项目SO2Al2O3Fe2O3CaOMgOSO3CRC进厂煤53.8527.648.583.521.341.4896.403入窑煤粉51.8526.2310.944.881.431.9597.2632.4 工程气象重庆秀山西南水泥有限公司位于重庆市秀山县，秀山县属亚热带湿润季风气候，境内热量丰富，年平均气温16.5。境内雨量充沛，年平均降水量为1336.2毫米。四季分明，热量丰富，降水充沛，日照偏少，无霜期长。2.5 地震烈度根据建筑抗震设计规范(GB50011-2010)、中国地震动参数区划图(GB18306-2001)及场地地理位置，本地区基本地震烈度为6度，设计基本地震加速度值为0.05g，设计地震分组为第一组，工程建构筑物按7度抗震设防，据此进行土建防震设计。2.6 建设场地拟建场地位于重庆秀山西南水泥有限公司生产线厂区内，其中SNCR脱硝车间建设在窑尾配料库旁边的空地上，总建设面积为100m2，不需要另征土地；分级燃烧的技术改造，在原窑尾烧成系统上进行改造。2.7 工程地质本工程建设场地在现重庆秀山西南水泥有限公司厂区内，本厂地处重庆弧形褶束之炮台垭向斜东翼，岩层呈单斜产出。岩层倾向220230，岩层倾角68。区内无断层，地质构造简单。场区内露地层主要为侏罗系中统沙溪庙组砂质泥岩夹砂岩，地表分布第四系堆积层，分别为素填土、粉质粘土、砂质泥岩、砂岩。土层的等效剪切波速为154m/s，属中软土，土层厚013.50m，场地类别为类，属可进行建设的一般场地。2.8 交通运输公司距3秀山县城约20公里，厂区所在地位于渝、湘、黔三省市交界之处，北侧紧邻319国道，西侧有石耶、松桃干线，交通运输十分便利。2.9 建筑状况厂区布置分为原料预处理、原料粉磨、生料均化库、熟料烧成、熟料储存、煤粉制备、水泥粉磨、生产附属建筑区及预留区域等区域。3 脱硝技术方案选择3.1 脱硝工艺的选择3.1.1 水泥窑烟气特性我国是世界水泥生产大国，水泥生产过程中每年排放氮氧化物占全国工业排放总量的15%，已是居火力发电、汽车尾气之后的第三大氮氧化物排放大户。回转窑是新型干法水泥物料烧成的关键技术装备，也是NOx的主要来源。煅烧水泥熟料时生成氮氧化物NOx的途径主要有四种，即第一种热力NOx，它是燃料在水泥窑头1500以上燃烧时会产生大量NOx；第二种瞬发NOx，它是有碳氢根存在时，于火焰前端瞬发形成的NOx，一般这种瞬发NOx生成量的比例很小；第三种燃料NOx，它是由燃料中所含的化学接合氮所产生的。例如煤中约含有0.52的氮(按质量计)。因为燃料中氮原子的接合能较小，所以在水泥窑系统相对较低温的分解炉内产生的燃料NOx较多；第四种生料NOx，它是由窑喂料中含氮的化合物分解后而形成的NOx，例如NH4等。在窑废气中NO2一般仅占NOx总量的5以下，NO则占总量的95以上。3.1.2 脱硝技术选择原则控制NOX排放有很多种方法，各种脱硝工艺工程投资和脱硝效率各不相同，选定脱硝技术要考虑以下因素：（1） NOx排放浓度和排放量必须满足国家和当地政府环保要求；（2） 脱硝工艺要适用于工程己确定的煤种条件，并考虑燃煤来源的变化可能性；（3） 脱硝工艺技术成熟、设备运行可靠；（4） 根据工程的实际情况尽量减少脱硝装置的建设投资；（5） 脱硝装置布置合理；（6） 脱硝剂有稳定可靠的来源；（7） 脱硝工艺不影响水泥厂主工艺；（8） 脱硝工艺脱硝吸收剂、水和能源等消耗少，尽量减少运行费用。3.1.3 几种脱硝技术的简介及比选有关NOX的控制方法从燃料的生命周期的三个阶段入手，即燃烧前、燃烧中和燃烧后。随着各项降低NOx技术在水泥工业中的应用，当前，燃烧前脱硝技术工程应用很少，大都集中在燃烧中和燃烧后的NOX控制技术应用。所以国际上把燃烧中NOX的所有控制措施统称为一次措施，把燃烧后的NOx控制措施统称为二次措施，又称为烟气脱硝技术。目前普遍采用的燃烧中NOx控制技术即为低NOx燃烧技术，主要有低NOx燃烧器、空气分级燃烧和燃料分级燃烧。应用在燃煤电站锅炉上的成熟烟气脱硝技术主要有选择性催化还原技术（Selective Catalytic Reduction，简称SCR）、选择性非催化还原技术（Selective Non-Catalytic Reduction，简称SNCR）以及SCR/SNCR混合烟气脱硝技术。国外目前应用在水泥熟料生产上的成熟烟气脱硝技术主要是选择性非催化还原技术（SNCR）。3.1.3.1 低氮燃烧器原理：使燃烧过程尽可能在接近理论空气量的条件下进行，随着烟气中过量氮的减少，可以抑制NOX的生成。这是一种最简单的降低NOX排放的方法。低氮燃烧器一般把一次风分成浓淡两股，浓相在内，更靠近火焰中心；淡相在外，贴近水冷壁。浓相在内着火时，火焰温度相对较高，但是氧气比相对较少，故生成的氮氧化物的几率相对减少；淡相在外，氧气比相对较大，但由于距火焰高温区域较远，温度相对较低，故氮氧化物的生成也不会很多。降低烧成温度的方法，可以通过调整配料、加矿化剂、窑头喷水等方法降低窑内的最高温度以减少热力型NOX的形成，但从熟料和水泥性能等方面考虑这类措施并非普遍适用。低NOX燃烧器目前在国内已经有广泛的应用，但其效果受窑工况影响较大，一般NOX的排放量不能达到预期效果或效果不明显。一般脱硝效率在5%以下，达不到环保要求。3.1.3.2 分级燃烧分解炉是水泥分解生产工艺的重要装备，其承担了生料分解的作用，分解炉内燃烧的燃料量占水泥熟料煅烧所需总燃料量的70%，分解炉与回转窑相连接，回转窑窑头燃料产生的烟气可以进入分解炉。分级燃烧脱氮的基本原理是在窑尾烟室和分解炉之间建立还原燃烧区，将原分解炉所用助燃空气和燃料的按照一定要求和比例分布到该区域内，使其燃烧时产生还原性气氛区域，以便产生CN、CH4、H2、HCN和固定碳等还原剂，这些还原剂与窑尾烟气中的NOX 发生反应，将NOX还原成N2等无污染的惰性气体。此外，煤粉在低空气过剩系数条件下燃烧也抑制了自身燃料型NOX产生，从而实现水泥生产过程中的NOX减排。其主要反应如下：2CO + 2NON2 + 2CO22H2 + 2NON2 + 2H2O2NHi+ 2NON2 +.分级燃烧技术主要有空气分级燃烧和燃料分级两种类型。（一）空气分级燃烧技术及其应用水泥窑空气分级燃烧技术的基本原理为：将分解炉燃烧用的空气分两阶段分级加入，先将一部分空气送入主燃烧区，使第一级燃烧区内空气过剩系数在1左右，使燃料在缺氧的条件下燃烧，燃烧速度低，生成CO等还原性气体，且燃料中的N大部分分解为HCN、HN、CN、CH2等，使NOx分解，抑制陆内NOx生成，同时CO可还原部分窑气的NOx。然后将燃烧用空气的剩下部分以分级风的方式送入分解炉，使燃料燃烬。水泥窑空气分级燃烧改造包括：三次风管调整和改造、脱硝风管配置、高温闸阀控制系统。（二）燃料分级燃烧技术及其应用燃料分级燃烧脱硝系统主要由煤粉输送系统和煤粉均布喷射系统组成。系统主要包含：煤粉计量、输送系统、分解炉用煤粉燃烧器和相应的电器控制系统， 脱氮系统的用煤经煤粉秤精确计量后，由罗茨风机送到窑尾烟室的脱氮还原区，在脱氮还原区的合适位置均布着一套燃烧喷嘴，煤粉经燃烧喷嘴高速（具体速度与该处空间结构密切相关）进入还原区内并充分散开，一方面保证了分级燃烧的脱氮效率，另一方面减少了煤粉在壁面燃烧出现结皮的负面影响。根据还原区操作温度、C1出口NOx等系统参数，可及时调整脱氮用煤量。在窑尾预分解炉建立专门的脱氮还原区，采用煤粉均布和司料温控技术，能够有效的控制脱氮区的用煤和脱氮区的温度。分级燃烧技术脱硝效率大约在10%-30%左右。虽然仅通过燃烧组织过程的调整，不增加水泥窑系统的运行成本即可实现系统氮氧化物排放的显著下降，但是分级燃烧技术单独采用，脱硝效率并不能满足环保要求。因此在大多数场合下，可作为前置脱硝技术手段。3.1.3.3 选择性催化还原技术（SCR）原理：在催化剂作用下，向温度约280-420 的烟气中喷入氨，将NOX还原成N2和H2O。其主要反应如下：4NO + 4NH3 + O24N2 + 6H2O6NO + 4NH35N2 + 6H2O当烟气中由氧气时，反应第一式优先进行，因此，氨消耗量与NO还原量有一对一的关系。在燃烧烟气中，NO2一般约占总的NOx浓度的5%，NO2参与的反应如下：6NO2 + 8NH37NO2 + 12H2O2NO2 + 4NH3 + O23N2 + 6H2O上面两个反应表明还原NO2比还原NO需要更多的氨。在绝大多数的烟气中，NO2仅占NOx总量的一小部分（约5%左右），因此NO2的影响并不显著。SCR法具有脱氮效率高的优势，在电厂锅炉脱氮被广泛应用。但由于SCR操作温度窗口和含尘量的特殊要求，在国外水泥生产线上极少使用，而国内目前没有投运案例，主要原因为：（1）出C1的烟气通常用于余热发电，出余热发电系统的烟气温度无法满足SCR的温度要求；（2）窑尾框架周边基本上没有布置SCR催化剂框架的空间；（3）出C1的烟气中高浓度粉尘及其有害元素易造成催化剂破损和失效；（4）一次性投资大；烟气通过催化剂的阻力增大了窑系统的阻力；（5）催化剂每三年需要更换，运行成本高。因此SCR脱硝技术不适宜在水泥窑上应用。3.1.3.4 选择性非催化还原技术（SNCR）原理：选择性非催化还原技术（简称SNCR）是一种不用催化剂，在8501100 范围内，在烟气中直接还原NOx 的工艺。SNCR 技术是把还原剂如氨气、尿素稀溶液等喷入炉膛温度为8501100 的区域，该还原剂迅速热分解出NH3并与烟气中的NOx 进行反应生成N2 和H2O。该方法以炉膛为反应器，可通过对锅炉进行改造实现。在炉膛8501100 的温度范围内，在无催化剂作用下，氨或尿素等氨基还原剂可选择性地还原烟气中的NOx，基本上不与烟气中的O2 反应，主要反应为：(1) 氨为还原剂：4NH3+4NO+ O24N2+6H2O(2) 尿素为还原剂：CO(NH2)2+NO +1/2O22N2+CO2+H2O当温度过高时，超过反应温度窗口时，氨就会被氧化：4NH3+5O24NO+6H2O。通过对氨气和NO及空气中的O2的化学反应的不同化学反应活化能来选择合理的温度窗范围，可抑制对NH3与氧气反应，从而提高了还原剂的利用效率。SNCR的还原剂一般为液氨、氨水或尿素等。选择性非催化还原技术的反应机理SNCR的反应机理是及其复杂的，目前尚没有完全了解清楚，但大多数学者认为可以用右图描述的反应历程来说明Nhi基团的反应。Nhi基团只对NO起作用，在不同的反应条件下，各反应具有不同的反应速率，因此体现在整体上表现为温度对脱硝效率的明显影响。目前通常认为在900附近，脱除效果最显著，在工业应用上，采用8501100均可以获得较理想的处置效果。3.1.3.5 SNCR与SCR混合型技术混合SNCR-SCR工艺常用于电厂脱硝，具有两个反应区，通过布