近日，中科院先導(dǎo)專項(xiàng)水泥窯爐低NOx關(guān)鍵技術(shù)與示范課題寧夏勝金2500t/d水泥窯爐示范工程實(shí)現(xiàn)試運(yùn)行并進(jìn)行了第三方測試，在SNCR正常投運(yùn)條件下，水泥窯爐NOx排放低至80mg/m³。研究所項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在流態(tài)化燃燒氮氧化物控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出了水泥窯爐NOx原位還原工藝，突破了水泥窯爐原位還原脫硝技術(shù)、還原爐/分解爐耦合技術(shù)等關(guān)鍵技術(shù)，形成了水泥窯爐低氮脫硝技術(shù)并成功在該示范工程中應(yīng)用，與不匹配低氮脫硝技術(shù)相比，NOx排放進(jìn)一步降低60%以上。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)已于今年6月實(shí)現(xiàn)了該示范工程的穩(wěn)定運(yùn)行，經(jīng)過不斷優(yōu)化完善，本次調(diào)試結(jié)果相較于前一次在NOx還原效果和運(yùn)行連續(xù)穩(wěn)定性上有顯著提升。該示范工程對我國燃煤水泥窯爐低氨甚至無氨脫硝技術(shù)領(lǐng)域具有重要意義。

我國水泥工業(yè)氮氧化物排放量占到全國排放總量的10%以上，對環(huán)境影響非常突出。目前，我國水泥工業(yè)NOx排放國家標(biāo)準(zhǔn)限值為400mg/m³，重點(diǎn)地區(qū)不超過320mg/m³，但是隨著環(huán)保政策日趨收緊，越來越多的地方政府制定了比國標(biāo)更為嚴(yán)苛的排放標(biāo)準(zhǔn)，尤其是山東、河北、河南、寧夏以及江浙等地區(qū)，NOx排放標(biāo)準(zhǔn)提升至100mg/m³，傳統(tǒng)脫硝技術(shù)已經(jīng)難以直接滿足當(dāng)前水泥工業(yè)超低排放的環(huán)保要求。

中國科學(xué)院工程熱物理研究所在中科院A類潔凈能源戰(zhàn)略性先導(dǎo)專項(xiàng)支持下，系統(tǒng)研究了水泥窯爐條件下煤粉、半焦與熱解氣對NOx的不同還原特性及相關(guān)機(jī)理。獲得了煤粉對NOx均相、異相還原機(jī)理，揭示了水泥生料對于促進(jìn)焦炭異相還原的機(jī)理，獲得了溫度與氧氣濃度等關(guān)鍵參數(shù)對NOx還原特性的影響機(jī)理。在此基礎(chǔ)上提出并開發(fā)了適用于燃煤水泥窯爐的低氮脫硝技術(shù)。該技術(shù)通過煤粉原位還原實(shí)現(xiàn)燃料氮的預(yù)脫除，部分燃料氮定向轉(zhuǎn)化為氮?dú)猓瑫r(shí)生成具有較強(qiáng)還原性的高溫半焦-煤氣，進(jìn)入分解爐后通過均相及異相還原反應(yīng)將回轉(zhuǎn)窯產(chǎn)生的高濃度NOx還原成N₂。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在1t/d和3t/d水泥生料分解過程低NOx控制中試試驗(yàn)中積累了大量的研究數(shù)據(jù)，為該示范工程的建設(shè)和運(yùn)行提供了技術(shù)原理和數(shù)據(jù)支撐。

水泥窯爐低氮脫硝技術(shù)通過對現(xiàn)有水泥工藝的優(yōu)化實(shí)現(xiàn)NOx減排，突破了水泥窯爐現(xiàn)有脫硝技術(shù)面臨的氮還原轉(zhuǎn)化率限制等瓶頸問題，是一種有效減少NOx排放的綜合控制技術(shù)，在脫硝效率、環(huán)境兼容性、以及投資運(yùn)行成本等方面顯示出了較強(qiáng)的優(yōu)越性，有望使水泥窯爐擺脫對氨水的依賴，解決現(xiàn)有脫硝技術(shù)面臨的效率和環(huán)保兩難的問題。下一步項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)將繼續(xù)對示范工程進(jìn)行優(yōu)化以期實(shí)現(xiàn)無氨更低NOx排放，并積極推進(jìn)該技術(shù)的廣泛工程應(yīng)用，為解決困擾我國水泥行業(yè)發(fā)展的瓶頸問題貢獻(xiàn)中科院智慧力量。