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如何有效降低水泥工業(yè)氮氧化物排放，成為現(xiàn)階段水泥工業(yè)綠色發(fā)展面臨的重大課題。

隨著大氣污染物排放標準的不斷提高和環(huán)保政策的不斷趨嚴，我國煙氣脫硫脫硝市場進入一個較快的發(fā)展階段，國家對包括水泥在內(nèi)的各工業(yè)企業(yè)脫硝減排的要求越來越嚴格。這對包括水泥在內(nèi)的工業(yè)爐窯工藝裝備、污染治理技術(shù)和環(huán)境管理水平提出了更高的要求。

目前，我國工業(yè)大氣污染物的排放來源以煤電、鋼鐵和水泥等工業(yè)為主。僅以氮氧化物排放來說，煤電工業(yè)已經(jīng)完成氮氧化物超低排放改造，鋼鐵工業(yè)正在逐步推進超低排放技術(shù)改造，水泥工業(yè)已經(jīng)遠超煤電和鋼鐵工業(yè)，成為我國工業(yè)氮化物排放第一工業(yè)來源。

2020 年以來，河北省、安徽省、河南省等地區(qū)相繼出臺地方水泥工業(yè)大氣污染物排放標準，氮氧化物排放限值進一步降低為100mg/m3，水泥工業(yè)氮氧化物排放標準的進一步收緊，將是未來發(fā)展趨勢。水泥工業(yè)已經(jīng)被國家列為“十四五”期間氮氧化物減排重點行業(yè)之一。如何有效降低水泥工業(yè)氮氧化物排放，成為現(xiàn)階段水泥工業(yè)綠色發(fā)展面臨的重大課題。

水泥煙氣脫硝治理方式可以分為前端治理和末端治理兩種途徑。主要包括：低氮/分級燃燒、選擇性非催化還原SNCR、選擇性催化還原SCR等等。

低氮/分級燃燒是前端處理，利用工藝手段從源頭上降低NOx。該技術(shù)一般能降低30～50的氮氧化物排放量，但是難以滿足更高的排放標準效率，且分級燃燒并不是對所有爐膛都適用，有可能引起爐內(nèi)腐蝕和結(jié)渣，降低燃燒效率。

SNCR 脫硝技術(shù)工藝與裝備簡單，國內(nèi)水泥生產(chǎn)線都已經(jīng)運用了該技術(shù)，但SNCR脫硝效率較低，一般為60左右，僅能滿足現(xiàn)行《水泥工業(yè)大氣污染物排放標準》，不能滿足超低排放標準要求。同時，SNCR技術(shù)氨水用量較大，利用率僅為50～60，且存在氨逃逸現(xiàn)象，氨排放容易超標。

另外，SNCR 脫硝技術(shù)可能產(chǎn)生副反應(yīng)。如對燃煤的品質(zhì)有一定要求，一般情況下燃用高硫煤種，NH3與燃煤產(chǎn)生的SO3反應(yīng)，生成硫酸氫銨（NH4HSO4），堵塞或腐蝕下游設(shè)備。再者，為了追求更高脫硝效率噴入的過量氨會逃逸或被氧化生成新的氮氧化物，且大量過量氨水的噴入也存在較大的安全隱患。

SCR脫硝技術(shù)，脫硝效率可達89～90，能夠滿足超低排放標準的要求。根據(jù)SCR脫硝反應(yīng)器安裝位置的不同，可以分為3種不同的工藝流程，即高溫高塵布置方式、高溫低塵布置方式、低溫低塵布置方式。目前，工業(yè)應(yīng)用的大多數(shù)技術(shù)成熟且性能可靠的煙氣脫硝催化劑的適宜溫度范圍為320℃～420℃，因此SCR脫硝反應(yīng)器大多選擇高溫高塵布置。

但是，在高溫高塵煙氣中，催化劑面臨著容易磨損、堵塞等問題，甚至引起中毒和失活現(xiàn)象，運行不穩(wěn)定。同時，其投資、運行成本較高，廢棄的催化劑還為危險廢物，處置難度大且處置成本高，水泥工業(yè)SCR脫硝技術(shù)仍需要進一步改善。

綜上，水泥行業(yè)脫硝面臨的主要障礙有煙氣末端治理溫度較低，常見為100℃左右，此溫度條件下目前沒有可實現(xiàn)超低排放的脫硝技術(shù)；現(xiàn)有低氮燃燒、SNCR脫硝效率低，不能滿足超低排放要求；現(xiàn)SCR脫硝在高溫高塵煙氣中，催化劑易磨損、堵塞，甚至引起中毒和失活，運行不穩(wěn)定等。而且，就算控制系統(tǒng)再先進，氨逃逸和氮氧化物排放，始終存在蹺蹺板效應(yīng)，很難做到同時超凈排放。