水泥脱硝行业分析报告Word格式.docx
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1000）
22-33
360
注：
前三行来源于中国建材科研总院和合肥水泥研究设计院09年对我国代表性9座干法窑监测结果；
第四行来源于中国环境保护部
2、水泥脱硝旧标准较宽松，现状基本满足
《水泥工业大气污染物排放标准》GB4915-2004所要求的800mg/m3的排放限值主要依据采用低氮燃烧器所能达到的基本水平而设定。
2008年以前由于存在大量立窑，吨熟料排放量为0.8kg，对应400mg/m3的水平。
在新型干法占比迅速提升的情况下，2010、2011年吨熟料排放量大幅上升至1.48kgNOx,对应740mg/m3的水平，行业整体上已符合旧限值标准。
2012年12月，我国已建成脱硝项目已达到100条以上。
2012年环保部对我国水泥窑NOx排放情况进行抽样调查，共有148个有效样本，其中45条线明确采用脱硝装备，统计结果显示：
我国水泥窑平均排放浓度在622mg/m3,95%的企业排放浓度都在
800mg/m3限制以下。
不过根据天津水泥工业设计研究院对部分典型生产线氮氧化物
排放数据的统计，我国水泥工业综合排放率在880mg/m3左右，略高
于800的限制
综合来看，目前我国水泥行业基本满足水泥脱硝旧标准
*3：
找国屍玄渊水泥窑NChc搏放址计醫
筑计耶目
本次标准椿订抽样讷誉与20们年抽样调査对比
中国建材離2009年刪
晾洲200件监测観捣
水泥窑数星
140
20
g
258
平均排啟滦度.mgfm3
621.5
5D8.6
86B.7
784.9
最大值，mg/m3
1233
920
16195
2040
凰小佰，mg/rn3
23d
105
37638
145
环境保护部
»
4;
灘国*混窑闷Ox排放滚度累积分布
濯度mg/m3
均恒
400
520
5M
59S
&
40
闘5
715
735
780
800
ttSJ
10%
20%
30%
40%
50%
eo%
70%
80%
90%
95%
100%
團2：
黃津工业设计研究员监测统计t我国水泥工业氯亀址物排放大致在880mg/m3
中国水淀丈产锻
12OQ-■
11OD-•'
.
《水泥工业适用的脱硝技术》
3、为达十二五减排12%目标，新标准将比欧德日更严格
2012年8月发布的《节能减排十二五”规划》要求15年底全国水泥工业NOx排放量较2010年降低12%，控制在152万吨以内。
由于旧标准已基本达到，为加强减排力度达到十二五减排12%的目标，
2012.11环保部发布《水泥工业大气污染物排放标准》（征求意见稿）将氮氧化物排放限值由800mg/m3降至450mg/m3（现有企业自
2015.01.01起执行）和320mg/m3（新建企业自2013.07.01起执行）新标准甚至比发达国家如欧盟、德国、日本还要严格。
表乩蕙见确标准制定比发达国家还要严格
控制标准mg/m3
殴州
800（现有｝;
500俩建）
类国
300
日本
500/700
徳国
320（二次趨料替代率＞60%】
500（二次爛料替代率＜60%）
中国
800（现行）；
现有450;
新建320俺见稿）
发布时间
政滋■点内容
2012.11
＜木泥工业犬气污集物捧雄标撮氧化辆排放限值由旳0吨血3降至现有450mg/m3（201501.01
准》见榕｝起）、新建320mg/m3（2013.07.01
«
6：
玫第方直悄遛
20123
《水泥行业降氮脱硝措施及工程应用浅析》
2D11.B.31
＜■十二五”节能减排综台性10年全国扼氧化瞬放总・22了4万吨，集中于火电、机动车和水泥行工作方案卜业.氧址糊排放总量比10年降低10%
2010.11.16
WQ粗.忻■及改扩播耨1践顼目需配黑虺MtNQF辜不低于
£
木泥行业准人条件*
60%的晴慕■
201011.25
＜关于水混产业节能减排的招现衬日产2D00以上工厂■JtreNoK&
^,15年盛全
导商见＞国水泥工业NS年出划比09年尅25%
节罷;
咸排“亠二M锤見水況行业255年WOk在加1呼摘B上制和2验控制在150万吨*
7;
*水淀工业大气厉聲物抹检标准.，GB4$15-2O（M«
1K的证求宣见昨堆蚤异
SW物
二星牝醯
KWtLWTCJ^M02计｝Hit將（WflFtt）
生产过程
出产设齧
旧标准
理见■标逾
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IB«
4
議见圧标准
倉见彌准
孑山开采
顒碎机夙耳施通风生产设备
30
水浜扇及窑齬一澤和
50
200
100
BOO
5W450
KB320
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8
烘干机、拱干爵、煤舍
W
酸砂机•嗚机'
包
罢机及其它通凤
2D
—
一
生产设备
林水泥中转站紳住期他通吐过加
忑承罷制品生产产设薈
环境保护部。
意见稿中标准实施日期：
现有企业自2015.01.01起执行、新建
企业自2013.07.01起执行
4、若15年达新标，则十二五减排目标完成没有问题
我们以15年排放浓度和未来三年熟料产量年均增速为变量，对15年较10年减排率进行测算。
所得组合结果如表12所示：
在8%的熟料产量年均增速下，若2015年NOx排放浓度分别达到380mg/m3（环保部SNCR案例）、450mg/m3億见稿标准），那么2015年较2010年减排率分别为28%、15%。
即在前一种情况下，只需要65%以上的产线安装SNCR设备，即可达到12%的减排目标。
裘乩以15年排放浓度和未来三年熟料产■年均增邃为变■‘对15聲较10年减排率进厅测鼻
未来三年年均翥料增速
2015假设Nm排放量
5%
8%
12%
320
*44%
-39%
-36%
-32%
380
-24%
”20%
-30%
-20%
-15%
450
-22%
-5%
465
-19%
-12%
-7%
”2%
实际上对单线而言，NOx排放量与烟气排放量呈线性关系，但烟气排放量与产量并非简单的线性关系，而与产线炉窑本身有关，不过从全国的角度考虑，我们认为可以近似以此测算。
低氮分级燃烧和SNCR
1、脱硝技术分为炉内和炉外
脱硝技术可分为一次措施和二次措施。
一次措施即炉内脱硝，根据燃料燃烧过程中产生NOx的机理,
通过改进燃烧技术来降低NOx排放，主要有：
低氮燃烧技术（低氮
燃烧器、分级燃烧技术）、添加矿化剂、工艺优化控制，脱硝率约30%,相应NOx排放浓度可控制在500~800mg/m3。
二次措施即炉外脱硝，主要有SNCR（选择性非催化还原法）、
SCR（选择催化还原法），其中SNCR脱硝率40~60%，排放浓度在
400~500mg/m3;
SCR脱硝率高达70%~90%，排放浓度大幅降至
100~200mg/m3。
欧洲认为综合利用上述技术后，排放量应达200~500mg/m3。
喪別水JESNOx桂制HT施的效舉良大歿的拇放滾廈范因
运订成本讷试难度占地面积
投贵盛用
削磁评（%）
中等
可能影响水泥乩30
分融燃烧
产■和品盛
10-30
500-800
工艺忧化控制
10-15
10-20
二次箱施
SNCR
2-5xm较小
较小
没有■响
40-60
400-500
SCR
超过1Q元』
较大
大
非畐次
傑化笊堵基、
毒风险大
中
7（K90
100-200
2、炉内主要是窑头低氮燃烧器和窑尾分级燃烧技术
窑头一低氮燃烧器原理：
通过特殊设计的燃烧器结构，并改变燃烧器风煤比例，以尽可能降低氧气浓度，并适当降低着火区温度峰值，从而控制NOx产生。
在国内外已广泛使用，但脱硝效果受窑工况影响较大，很多水泥企业在成本压力下使用劣质煤，且回转窑热力负荷值较设计值有所提高，导致窑内低氮燃烧环境恶化，常常无法达到预期效果。
窑尾一分级燃烧技术原理：
分级燃烧技术分为空气分级燃烧和燃料分级燃烧。
即组织燃烧所需的空气和燃料在燃烧过程的不同部位供
入参加燃烧，以降低燃烧温度和氧气浓度，一方面缺氧燃烧下抑制
NOx产生，另一方面缺氧燃烧产生CO、CH4、H2、HCN和固定碳等还原剂，从而和窑尾烟气中的NOx反应，还原成N2等无污染的惰性气体。
图3：
空气TS料分级堪境蔡统
表海仪發团采甫分圾燼烧前后运行"
数苛比
建耀湾縹一竣
■庆海拥一线
改能前
Eft造后
改造前
改能后
改造后
生料曙科量/仰①
395
然料产量唯阳）
5350
5850
5600
SGOO
58S0
最大
1.1
1.9
1.2
1J
17
然料中fCaO^l/%
最小
0.5
04
0.7
0.B
05
06
平均
0.6
09
1
0.9
08
12.5
12
13.5
11.5
16.2
11.6
分*?
炉咆煤WIVh）
20-3
208
212
19.1
207
魁科無即d/k或kcalfkg）
3012（742）
3010（722）
3198（76S）
3156（755）
3O8S（7381
3030（726）
窗尾壇圭温區/匸
1070
1090
10S0
1060
1059
窑尾焰室负販刊平均）
阿
-360
-3S0
410
-440
-320
4.5
3”1
4£
3J
3舟
分肃炉出UI温度』P
060
872
S90
B80
335
76
三次凤温度n：
910
950
669
944
1080
1051
二次凤溟度/弋
1000
1150
1130
预認器出口
340
322
345
325
330
fli热囲出口ftff/Pa
-5700
-53A0
-5600
-5300
6200
-S4O0
窑尾高瀑风机转速fCr/min）
706
790
760
740
705
帝热器岀口
002B
003
0.05
002
枝超器出LIO2含■睥
2.7
10
25
2
3.S
19
预热嚣出口（10%02）iCmgJNmS）
644
466
680
515
509
脱硝数率％
28
24
《低氮燃烧技术改造在海螺集团水泥熟料生产线的成功应用》
2、炉外主要推广SNCR，火电广泛使用的SCR不适用水泥
反应原理一致，SCR由于使用催化剂脱硝率更高。
SNCR（选择性非催化还原法）、SCR（选择催化还原法）都是利用还原剂（氨水或尿素，由于使用氨水的运行成本较尿素低50%，且脱硝率高，因此首选氨水作为还原剂。
此外氨逃逸量低，对设备影响可忽略）将烟气中NOx还原为N2和H2O，不同的是SCR使用催化剂，而SNCR不使用催化剂。
正是由于催化剂的原因，SCR脱氮效率70%~90%,排放浓度大幅降至100~200mg/m3;
而SNCR脱硝率40~60%,排放浓度在400~500mg/m3。
水泥窑多使用SNCR，而并不适用火电厂广泛应用的SCR技术。
SCR技术由于脱氮效率高，在电厂锅炉得到广泛应用（火电氮排放限制100/200mg/m3），但在水泥窑领域却很少应用，目前全球仅3条水泥线采用，主因：
（1）催化剂活性温度300~400oC,而水泥窑炉中适合安装SCR反应器的位置均无法满足反应温度要求;
（2）水泥窑炉废气中含有高浓度粉尘及重金属，易引起催化剂中毒失效；
（3）投资及运行成本高。
因此，在适合水泥窑的SCR催化剂研发出之前，SNCR还是水
泥窑的首选炉外脱硝技术，目前西欧大部分水泥厂都已有安装
a11：
液亀和尿盍方案的技术经济比较：
液氨更加经济.但对设备安全赛求更高
项目
液氨
尿秦
复杂
还原珮捷用
便宜
贵
运辅费刖
匣宜
安全性
有盍
无吉
存储条件
高压
常圧.干态
储存方式
液态
微粒状
初投瓷豐用
便直
运疔崔用
设备安全要求
有法律规定
基本上不需養
囲4典型的SNCR^程圉
三、新标准实施对水泥工业的影响
1现有企业需加装SNCR，新建需配低氮燃烧技术+SNCR
在环保部145个有效调研样本中有17条线提供了原始NOx排放浓度，均值达929mg/m3,要使得最终排放浓度达到450/320mg/m3,则脱硝率必须达到65%/50%左右。
样本中有45条线明确表明采用NOx控制措施，其中单独使用低氮或分级燃烧技术脱硝率达28%、低氮和分级燃烧技术组合的脱硝率达37%、SNCR脱硝率59%、SNCR和低氮或分级的组合脱硝率分别达72%、75%。
综上现有企业必须采用SNCR、新建企业必须采用工艺控制+SNCR才能够达到征求意见稿中450/320mg/m3的限制标准。
其实意见征求稿中所要求的NOx排放限制正是基于SNCR和工艺控制的基本控制水平而设定，其中：
现有企业方面，考虑到炉内工艺改造难度大，基于采用末端治理（SNCR）方式，要求50%的脱硝率，而设定了450mg/m3的限值。
新建企业方面，要求进行工艺改进和末端处理相结合的脱硝措施，要求工艺改造30%的脱硝率，总体65%的脱硝率，而设定了320mg/m3的限制。
基12：
环探部对NOxmftfeffl况抽样週查中NOx控制措施的采用情况
NOxSW措施
平均排放啟赏血前H3
量大值吨耐
■小值
原始蒯度
929.1
1027
低NO）（燃悽關
668.1
28.10%
798
525
分级燃烧
6
670.8
27.80%
761
^NOx燃烧器*分级燃烧
9
584.6
37.10%
707
470
384.3
5B.60%
475
267
ffiNOxjfiftM-SNCR
260.5
7200%
273
248
234
74.80%
2、吨熟料新增脱硝成本3~5元，幅度不大
脱硝成本主要分为投资成本和运行成本。
投资成本指脱硝设备建设改造金额，现有生产线单线安装SNCR脱硝设备投资约300万元；
新建线单线配低氮燃烧技术+SNCR脱硝设备投资约480万。
若按10年摊销，单线年均100万吨熟料的来计算，则新增脱硝投资成本0.3-0.48元/吨。
运行成本指运行时的消耗性成本，如还原剂成本（氨水/尿素）、压缩空气费、水电、人工等，其中还原剂成本占运行成本的90%。
通过国内部分SNCR脱硝实例的统计，年均脱硝新增运行成本约2-4元左右。
从统计数据来看，产线规模越大，SNCR脱硝运行成本越小
（6000t/d的脱硝运行成本1.95元/吨熟料，2500t/d为3.6元/吨熟料，2000t/d为4.25元/吨）。
经了解，脱硝运行成本主要就是还原剂成本，而其用量主要和烟气量等炉窑参数有关，若产能翻倍而烟气量增长相对较少的话，那么均摊到吨熟料上，运行成本上就会比较小。
市场可能担心水泥脱硝对液氨需求的增加会推高液氨价格，从而
提高脱硝运行成本，我们研究发现水泥脱硝的液氨需求在其总需求量中占比很小，并不会大幅抬高成本。
具体测算如下：
假设吨熟料消耗
3KG氨水（25%的浓度），那么即使以全国12.8亿吨的熟料产量来计算，全年因为水泥脱硝而新增的液氨需求不到100万吨，占总液氨需求3%左右，对液氨价格影响很小，不会大幅抬高成本。
综上，标准提升后，将新增脱硝成本3-5兀/吨熟料，相较于
般180元/吨的熟料生产成本，增幅并不大。
S13：
国内部分SNCR脱硝工程实例.茸中牛别还结合便用了低1L井级堪烧技术
企业
L
X
DS
规模*吨/夭
4500
6000
3500
2500
原始加度.mg/m3
836
784
低査燃烧后mg/m3
794
=■
分级燃烧后浓度，唧耐
——
677
SNCR后派度，mg/m3
500
309
舞合脱硝效隼，%
66
72
G0.6
还廊剂
氨水
氧水
尿素-►覲水
It水
氨遠逸.ppm
3-5
3
还原剂消耗量
0一&
〜0.8Vh
03-0.6t/h
37kg/t熟料
投奏靈用,血
850
运行戒铝刃耐
2T
2.1
Z6
虽4
表14’国内部分SNCR脱硝工程实例
单位
生产线岛
生产銭B
生产线C
生产线奴揍
t/d
2000
SNCR投运年恃
2012^
2012年
是否有低氮燃烧翦
是
还原剂
氯水
尿素
设计氮逃谨
ppm
Nm37Hr
166667
171791
540000
年利用小时散
小时
7200
脱硝前液度讪％6
767
7&
700
脱晴后液度
mg/m1
361
280
脱硝效率
%
52.90%
60.60%
60.00%
尿素”休溶液消耗量
kg/Hr
270
512
投费总■
万元
586
650
年运行戒本
318.96
269.7
35067
甚中：
还原剂成本
304.56
213.8
33178
年脱硝量
咤
487.2
587.5
1633
吨No储行成本
元
6546.8
4589.6
21474
険梱运存戒本
4.25
3.6
1.95
《十二五”水泥行业氮氧化物控制技术的经济分析》
15：
国内部分SNCR就硝工程实例
*tfc
工粒投矗
万盍
180
480
脱确效率
60
最高脱硝效率
80
05
还序剂消耗量
kg25強豐材然料
2.45
2.03
是否満足总誥减排控制要求
否
是否満足环保标准提升要求
年运曲用
S-
481
407
3、恐难加速落后淘汰，或削弱大企业成本优势
市场一度有观点认为脱硝改造会增加吨水泥成本20-40元，成本的高门槛和规模优势将降低小规模产线的竞争力，从而利于行业格局改善。
实例证明脱硝改造新增成本不高，并且对每条线进行监管的难度较大，最终的约束条件可能仍是最终减排量达标即可，则或走上钢铁老路：
国企、大企业被重点照顾，
升级会员 