在生態(tài)文明和綠色發(fā)展的大背景下，鑒于國(guó)內(nèi)環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)和環(huán)保力度的加大，特別是近年來(lái)治理霧霾的壓力要求，以及嚴(yán)重的產(chǎn)能過(guò)剩，各地方政府對(duì)國(guó)家的環(huán)保政策給予了積極響應(yīng)，相繼出臺(tái)了自己的特別排放值實(shí)施計(jì)劃，不但嚴(yán)格執(zhí)行了國(guó)家的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，而且因地制宜地制定了更加嚴(yán)格的地方標(biāo)準(zhǔn)，陸續(xù)形成了超低排放概念。

1，越來(lái)越難的超低排放

今年，已有河南、安徽、河北、浙江等水泥大省，再次明確了自己的超低排放指標(biāo)，部分地區(qū)的排放指標(biāo)如下表所示，對(duì)氮氧化物的限值，有的已嚴(yán)到50mg/Nm³以下。

嚴(yán)格的要求需要相應(yīng)的技術(shù)支撐，否則就是一句空話。就超低排放控制的三個(gè)指標(biāo)“顆粒物、二氧化硫、氮氧化物”來(lái)講，覆蓋所有企業(yè)的是顆粒物、氮氧化物，二氧化硫只是原燃材料含硫高或參與協(xié)同處置的部分企業(yè)問(wèn)題。

在粉塵治理上，超低排放已不存在技術(shù)難題，只是一個(gè)重視程度和環(huán)保投資問(wèn)題；關(guān)于SO₂的排放，水泥窯本身就是很好的脫硫工藝，總體上也不是難題，只要給予一定的投入，采用相應(yīng)的脫硫措施，還是能夠?qū)崿F(xiàn)的，無(wú)非是一次性投資和運(yùn)行成本問(wèn)題。

水泥行業(yè)超低排放的最大難題是NO_X，這與行業(yè)特點(diǎn)有關(guān)。僅管在各關(guān)聯(lián)單位的共同努力下，目前已成型了多種脫硝措施，但都依然不盡理想。當(dāng)前，主流的脫硝措施主要是SCR和SNCR，都離不開噴氨還原，都存在“氨逃逸”問(wèn)題，這是一個(gè)不好把握的環(huán)保與污染、制約與平衡的難題。

2，誰(shuí)能給脫硝插一個(gè)翅膀？

鑒于噴氨在脫硝的同時(shí)都不可避免地要產(chǎn)生一定的“氨逃逸”污染，而且隨著脫硝效率的提高“氨逃逸”也會(huì)增大。因此，各級(jí)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)在控制NO_X的同時(shí)，又增加了“氨排放”控制。國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求一般地區(qū)控制氨排放≤10mg/Nm³，重點(diǎn)地區(qū)要求≤8mg/Nm³；而部分地區(qū)出臺(tái)的超低排放標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)到了要求氨排放≤5mg/Nm³。

就在脫硝技術(shù)穩(wěn)步發(fā)展的路上，又半路殺出個(gè)“氨逃逸”攔路，這是兩頭堵呀。對(duì)于脫硝技術(shù)，多么希望能插翅而飛呢！

智能化是第四次工業(yè)革命的主體，受到了各國(guó)、各級(jí)政府、各個(gè)行業(yè)的非凡重視，也是水泥行業(yè)的一個(gè)發(fā)展方向。那么，這個(gè)萬(wàn)能的智能化能否在脫硝治理上有所貢獻(xiàn)呢？或許它能給予提高脫硝效率、同時(shí)降低“氨逃逸”一對(duì)翅膀。

在水泥行業(yè)智能化方面，早在2017年，上海的萬(wàn)澄環(huán)保就協(xié)同德國(guó)的Steag公司，對(duì)國(guó)內(nèi)南方的某水泥企業(yè)進(jìn)行過(guò)燒成系統(tǒng)一條生產(chǎn)線的智能化PiT改造，并順利完成了合同指標(biāo)；隨后又相繼完成了該公司的第二條生產(chǎn)線改造。按照該公司的總結(jié)：改造后預(yù)熱器出口溫度標(biāo)準(zhǔn)偏差下降87%，分解爐出口溫度標(biāo)準(zhǔn)偏差下降39%，窯電流標(biāo)準(zhǔn)偏差下降45%，窯頭負(fù)壓標(biāo)準(zhǔn)偏差下降29%，窯頭罩溫度標(biāo)準(zhǔn)偏差下降16%。

在燒成系統(tǒng)取得良好結(jié)果的鼓勵(lì)下，他們又將PiT技術(shù)鎖定了水泥磨。利用PiT的自尋優(yōu)控制模塊，構(gòu)建了全局優(yōu)化和自學(xué)習(xí)功能，所有控制目標(biāo)由系統(tǒng)自行探索、設(shè)定，適應(yīng)性較強(qiáng)，可持續(xù)穩(wěn)定在無(wú)人干預(yù)情況下運(yùn)行，同樣取得了不錯(cuò)的效果。

上海萬(wàn)澄環(huán)保公司果然不負(fù)眾望，在脫硝智能化方面取得了突破。其“智能優(yōu)化控制+SNCR”技術(shù)，經(jīng)四川國(guó)大、四川德勝、四川利森三條5000t/d線的實(shí)施驗(yàn)證，均取得了NOX排放濃度穩(wěn)定控制在低于50mg/m3以下的效果。而且具有一次性投資很小，管理維護(hù)方便的優(yōu)勢(shì)。

目前水泥窯的SNCR空間上設(shè)在分解爐，然而分解爐的溫度場(chǎng)不是均勻分布的、而且不是固定不變的。噴氨脫硝有一個(gè)溫度窗口，在窗口以外的噴氨不但是無(wú)效的，而且會(huì)造成氨逃逸、形成氨污染，這就是造成SNCR脫硝效率不高的根本原因。因此，智能控制精準(zhǔn)噴氨就成為提高SNCR效率的有效措施。

其原理主要是采用分層級(jí)安裝可獨(dú)立控制的噴槍組，利用智能實(shí)時(shí)優(yōu)化控制系統(tǒng)對(duì)NOx排放進(jìn)行預(yù)測(cè)，對(duì)生產(chǎn)工況的變化實(shí)時(shí)跟隨，根據(jù)工況及時(shí)調(diào)整并分別控制氨水的噴射位置及噴射量，從而達(dá)到提高脫硝效率、減少氨水用量、降低氨逃逸的目的。

中控操作畫面截圖

現(xiàn)場(chǎng)噴氨控制閥集成柜

3，浪尖上還能否飛起來(lái)？

就目前所有的脫硝措施來(lái)講，不論是噴氨的SNCR、SCR,還是無(wú)氨的分級(jí)燃燒、LCR液態(tài)脫硝，以及純物理的SIOD離子脫硝，都有一個(gè)溫度、含塵、環(huán)境組分的還原窗口以及現(xiàn)實(shí)流場(chǎng)的波動(dòng)跟蹤問(wèn)題，都需要在初始布局和運(yùn)行調(diào)控上進(jìn)行適時(shí)的優(yōu)化，而這正是智能化的擅長(zhǎng)。

3.1對(duì)槐坎南方水泥公司的考察

為了進(jìn)一步落實(shí)智能化在脫硝系統(tǒng)優(yōu)化上的效果，2020年06月09日，本人專程前往行業(yè)矚目的“第二代新型干法”新建槐坎南方7500t/d熟料生產(chǎn)線進(jìn)行了實(shí)地考察，并與該公司進(jìn)行了深入交流。

萬(wàn)澄環(huán)保2019年與槐坎南方簽訂He-SNCR脫硝項(xiàng)目合同，2020年5月份完成調(diào)試并驗(yàn)收成功，成為浙江省首條氮氧化物排放穩(wěn)定控制在100mg/Nm³以下的水泥熟料生產(chǎn)線。經(jīng)過(guò)70多天的試運(yùn)行，其中最重要的環(huán)保指標(biāo)，窯尾在線煙氣排放濃度較水泥行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)特別排放限值下降了68.7%。

萬(wàn)澄環(huán)保的He-SNCR脫硝系統(tǒng)，通過(guò)全數(shù)據(jù)學(xué)習(xí)成長(zhǎng)模擬特定工況對(duì)各噴槍效率的影響、預(yù)測(cè)NO_X的排放量，優(yōu)化合適的噴射位置、調(diào)整各噴槍的噴氨量，實(shí)現(xiàn)了高效率脫硝和低逃逸噴氨。

3.2對(duì)廣德南方水泥公司的考察

實(shí)際上，為了提高對(duì)槐坎南方考察的有效性，我于2020年06月08日，先期對(duì)附近的廣德南方進(jìn)行過(guò)一次預(yù)考察，并與該公司進(jìn)行了深入交流，應(yīng)該說(shuō)，對(duì)廣德的考察更細(xì)一些。

萬(wàn)澄環(huán)保于2020年1月與廣德南方簽訂了HeSNCR脫硝項(xiàng)目，在燒成系統(tǒng)正常生產(chǎn)、NOX原始濃度低于750mg/Nm³的情況下，HeSNCR脫硝將排放值優(yōu)化到100mg/Nm³以下，并實(shí)現(xiàn)氨水用量的減少。

該項(xiàng)目的HeSNCR脫硝系統(tǒng)設(shè)置了兩個(gè)模塊，由基礎(chǔ)脫硝（basicSNCR）和高效脫硝（HeSNCR）組成。整個(gè)系統(tǒng)的投運(yùn)順序是先將基礎(chǔ)脫硝上線運(yùn)行穩(wěn)定以后，再對(duì)高效脫硝（HeSNCR）程序進(jìn)行上傳調(diào)試。據(jù)介紹，基本的調(diào)試過(guò)程如下：

20200327日，基礎(chǔ)脫硝模塊上線使用，通過(guò)數(shù)據(jù)可以得出控制目標(biāo)設(shè)定為280mg/Nm³，小時(shí)均值未出現(xiàn)超過(guò)設(shè)定的控制目標(biāo)，氨水用量平均為290L/h。

20200328日，在基礎(chǔ)脫硝的模式下，將控制目標(biāo)設(shè)定為100mg/Nm³，氨水用量平均為620L/h。在0327——0410期間，基礎(chǔ)脫硝系統(tǒng)能穩(wěn)定運(yùn)行、并自動(dòng)調(diào)整滿足排放要求。

20200411日，高效脫硝模塊上線，將NOx控制目標(biāo)設(shè)定為200mg/Nm³并開始調(diào)試。設(shè)定程序進(jìn)行4組噴槍的輪流停噴，經(jīng)過(guò)4個(gè)小時(shí)的數(shù)據(jù)收集后，依據(jù)此脫硝效果進(jìn)行噴槍位置調(diào)整。經(jīng)過(guò)多次的位置調(diào)整和效果噴試，確定了最佳的氨水噴射點(diǎn)，并將噴槍固定下來(lái)。

將噴槍固定下來(lái)后，啟動(dòng)噴槍的ALS噴氨量?jī)?yōu)化程序，對(duì)每枝噴槍對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，尋求窯況變化對(duì)應(yīng)的各噴槍噴氨量權(quán)值，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)噴氨。在調(diào)試結(jié)束后，氨水用量平均在300L/h左右的范圍，也就是說(shuō)在同樣控制排放指標(biāo)100mg/Nm³情況下，氨水用量降低了一半左右。

在完成系統(tǒng)上線調(diào)試后，又對(duì)系統(tǒng)的預(yù)測(cè)模型進(jìn)行了三周的數(shù)據(jù)采集和預(yù)測(cè)訓(xùn)練，經(jīng)過(guò)多次的訓(xùn)練和測(cè)試，使其成長(zhǎng)為最佳的預(yù)測(cè)模型。將模型投入到系統(tǒng)中使用，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)煙囪排放NO_X的預(yù)測(cè)，并將預(yù)測(cè)結(jié)果傳入高效脫硝程序，讓控制器能提前對(duì)未來(lái)幾分鐘的NO_X變化做出相應(yīng)的控制，從而實(shí)現(xiàn)NO_X排放值在正常生產(chǎn)情況下趨于穩(wěn)定。

在整個(gè)項(xiàng)目的所有軟件調(diào)試結(jié)束后，在NO_X控制目標(biāo)設(shè)為100mg/Nm³情況下，氨水用量平均在400L/h左右，于2020年6月份通過(guò)了測(cè)試驗(yàn)收。

上海萬(wàn)澄環(huán)保的智能精準(zhǔn)SNCR脫硝系統(tǒng)是一套真正意義上的智能化控制系統(tǒng)，也是實(shí)現(xiàn)超低排放，市場(chǎng)性價(jià)比高，技改效果好的最佳選擇！