水泥窑及窑尾余热利用系统氮氧化物产生机理和防治措施-北极星节能网

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我国 2014 年全年水泥熟料产量为 14.17 亿吨，吨熟料氮氧化物排放量约为 1.2kg，行业氮氧化物总排放量约为 170 万吨，是火力发电、汽车尾气之后第三大氮氧化合物排放大户。本文在分析水泥窑及窑尾余热利用系统 NOx 产生机理的基础上，对目前我国水泥窑采用的 NOx 防治措施进行简要的介绍。

1 水泥窑及窑尾余热利用系统氮氧化物的产生机理

水泥窑及窑尾余热利用系统 NOx 排放来源于水泥窑窑尾烟气，其产生源于以下三种方式，三者之间的比例关系主要取决于原、燃料中氮的含量、燃料类型和燃烧温度的高低。

1.1 原、燃料型 NOx

水泥生产使用的原、燃料将不可避免地含有一定量和低分子有机物 , 氮的化合物 , 直接从氮转换的一部分原始氮氧化物NOx 称为 , 燃料类型。相对于热氮氧化物类型和燃料类型、原料中的含氮量对水泥生产的过程中氮氧化物排放总量是微不足道的。我国水泥窑燃料均为煤，煤中的氮主要为有机氮，属于胺族或氰化物族等，我国 90% 的煤中氮含量范围为 0.52%~1.41%，燃料中氮在燃煤燃烧过程中基本都转化为 NOx。根据以 5000t/d水泥窑生产线为研究对象的研究结果，有机氮含量为 0.599%时，窑尾总排放浓度为 802.8 mg/m³，其中回转窑内燃料型和热力型氮氧化物浓度为 605.7 mg/m³，占总排放浓度的 75.4%，分解炉燃料型氮氧化物排放浓度为 179.1 mg/m³，占总排放浓度的24.6%。

1.2 热力型 NOx

型热氮气和氧气在空气中氮氧化物的高温发行的生化反应,燃烧温度低于 1500℃时 , 几乎无法察觉到氮氧化物的形成 , 当温度高于 1500℃时 , 每 100℃温度升高 , 反应速率会增加 6 ~ 7 倍。因此 , 热产生氮氧化物主要是在高温的燃烧 , 燃烧温度量有决定性的影响。此外 , 氮氧化物浓度的热模型也与 N2、O2浓度、停留时间。

煤粉在回转窑窑头及分解炉两处燃烧，新型干法水泥窑系统中 NOx 主要的产生区域在回转窑和分解炉两处。分解炉内温度较低(小于 1200℃)，主要以燃料型 NOx 为主;回转窑内除产生燃料型 NOx 外，其内最高气体温度可达 2200℃，会生成大量的热力型 NOx。

1.3 快速型 NOx

在欠缺氧气环境 ,分解碳氢化合物燃料燃烧生成 CH,CH2和 C2 组 , 他们和氮分子 , 原子和 O, 哦组反应在很短的时间内大量的氮氧化物 , 称为类型快速氮氧化物。快速型氮氧化物对温度的依赖是非常微弱的 , 一代又一代普遍低于氮氧化物总量的5%。一般来说，在水泥生产过程中，快速型氮氧化合物可以忽略。

2 水泥窑及窑尾余热利用系统 NOx 防治措施

水泥窑及窑尾余热利用系统 NOx 防治措施常用的技术包括低氮燃烧技术和选择性非催化还原技术(SNCR)。

2.1 低氮燃烧技术

低氮燃烧技术主要从降低燃烧温度、改变煤粉着火区域和燃烧区域的气氛来达到抑制NOX的生成或促进NOX向N2转变。具体包括低氮燃烧器、分解炉空气分级燃烧技术和分解炉燃料分级技术。

2.1.1 低氮燃烧器

设计特殊燃烧器内部结构，改变风煤比例，提高一次风喷出速度，降低一次风用量，产生燃料着火区有类似空气分级、燃料分级法的效果，在保证煤粉着火燃烧的同时，可以降低回转窑中 NOX 的生成量约 5-10%。

2.1.2 分解炉空气分级燃烧技术

分级燃烧空气是指燃烧所需的空气量可以分为两个级别的 , 使主燃烧区过量空气系数α在0.8 左右,燃料的第一条件下氧气丰富的燃料燃烧 , 燃烧速度和温度降低 ,燃烧的公司, 没有还原反应。将剩下的空气输入二次燃烧区,保证燃料完全燃烧。燃料分级指的是烟室燃烧和分解炉燃烧区减少,分解炉原燃料之间的区域是制服的一部分,使其燃烧氧气生产公司,CH4和H2,HCN 和固定碳还原剂。预热器,烟气中的 NOx 的还原剂和氮氧化物还原到无污染的氮气等惰性气体。

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