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水泥炉窑SNCR及SCR烟气脱硝技术比较

北极星环保网来源:《环境工程》作者:范海燕等2017/7/11 9:22:01我要投稿
所属行业: 大气治理  关键词:脱硝技术 烟气脱硝 SCR

北极星环保网讯:通过分析水泥炉窑氮氧化物(NOx)生成机理、脱除技术以及国内外水泥炉窑脱硝现状并结合我国具体情况,探讨适合我国的水泥炉窑切实可行脱硝技术,为“十二五”期间我国水泥炉窑开展烟气脱硝整治工作提供技术性方向。

脱硝技术

关键词:水泥炉窑;脱硝技术;氮氧化物

“十一五”期间我国削减二氧化硫10%,如果不对氮氧化物的排放进行控制,酸雨污染将因氮氧化物排放的显著上升而全抵消。水泥行业所排放出的NOx总量仅次于火力发电厂。

工信部582号文件[1]关于水泥工业节能减排的指导意见,提出了具体的量化目标:到“十二五”末,氮氧化物在2009年基础上降低25%。另据文献[2],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。因而,探讨水泥行业最佳可行的脱硝技术显得尤为迫切。

1水泥炉窑NOx产生机理[3]

水泥窑尾气中NOx主要成分为NO和NO2,其中NO占据90%以上,主要来源为燃料型NOx和热力型NOx。

1.1热力型NOx/ThermalNOx

空气中的N2在高温条件下被氧化为NOx即生成热力型NOx。在水泥回转窑内必须提供高温、过量空气等气氛,以确保水泥熟料的煅烧品质,而在此高温、富氧环境为热力型NOx的生成提供了合适的条件。烟气在回转窑内停留时间越长,回转窑内烟气温度越高,热力型NOx生成越多。

1.2燃料型NOx/FuelNOx

燃料中的含氮化合物被氧化成燃料型NOx,此类NOx主要在分解炉和预热器等温度低于1200℃区域生成。据文献[4]报道,燃料型NOx生成约有60%左右的燃料N被转化为燃料型NOx。

1.3原料型NOx/FeedNOx

煅烧水泥的原料主要成分为石灰石,另有黏土、沙石等,不同原料中氮含量由20×10-6~100×10-6不等。原料型NOx主要在温度窗口为300~800℃内生成。带预分解炉或预热器的窑型,较之其他传统窑型,熟料产量大,生成的原料型NOx较少。

1.4快速型NOx/PromptNOx

在还原性气氛下燃料相对过量,过量的燃料中的CH自由根与助燃空气中的N2快速反应生成快速型NOx。快速型NOx生成速度快,受烟气温度影响较小,主要在还原性、富燃料区生成。只有在所生成的NOx总量较低时,才考虑快速型NOx的生成。

对于水泥窑,由于生成800~1300mg/m3的高NOx浓度,快速型NOx可忽略。在所生成的NOx中,热力型NOx占据主导,其次为燃料型NOx和物料型NOx。热力型NOx主要在高于1400℃的回转窑内生成,燃料型NOx主要在温度较低的分解炉或预热器内生成,物料型NOx则在300~800℃温度更低区域生成。

2水泥炉窑NOx控制技术

根据NOx的生成机理,针对NOx的控制技术主要分两类,一类对燃烧过程进行控制,降低NOx的生成,另一类对针对已经生成的NOx采取脱除措施。

2.1燃烧过程控制技术

低NOx燃烧器、燃料分级燃烧、空气分级燃烧等手段从控制氧气供给或降低烟气温度等方面着手,降低热力型NOx的生成。通过对燃烧过程的监控,如回转窑的过量空气系数和烟气温度,以及烟囱出口处的NOx、CO等污染物浓度,优化燃烧。在满足熟料煅烧要求的前提下,尽量降低回转窑的过量空气系数和烟气温度。

但是降低回转窑内氧气含量和烟气温度,影响水泥熟料煅烧品质。故水泥炉窑采用低NOx燃烧技术来降低氮氧化物的应用空间有限。

延伸阅读:

水泥熟料生产线低氮燃烧脱硝技术优缺点分析

水泥窑炉烟气SNCR脱硝工艺参数的优化研究

【水泥脱硝】浅谈水泥企业脱硝减排SNCR工艺

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