水泥窯脫銷技術(shù)簡介

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1、水泥窯脫銷技術(shù)簡介2013年5月19日星期日上傳（來自武漢理工大學(xué)材料學(xué)院）摘要：水泥窯煙氣脫硝任務(wù)已提上日程。本文從水泥生產(chǎn)中NOX的形成出發(fā)，論述了多種脫硝技術(shù)，為我國在“十二五”期間展開水泥行業(yè)氮氧化物減排治理工作提供參考。關(guān)鍵詞：水泥窯爐，脫銷技術(shù)氮氧化物SNCR、SCR背景“十二五”期間，NOX首次列入約束性指標(biāo)體系，總排放量要削減10%。在我國，水泥行業(yè)氮氧化物的排放已是居火力發(fā)電、汽車尾氣排放之后的第三排放大戶。2010年底，工業(yè)和信息化部《關(guān)于水泥產(chǎn)業(yè)節(jié)能減排的指導(dǎo)意見》中提出，到2015年年底，全國水泥工業(yè)的NOX排放量要比2009年減少25%。我國現(xiàn)行的水泥工業(yè)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)（G

2、B4915-2004）對NOX排放限值是800mg/m3，預(yù)計隨著國家對NOX排放控制日益嚴(yán)格和脫硝技術(shù)的發(fā)展，水泥行業(yè)的NOX排放標(biāo)準(zhǔn)將趨于更加嚴(yán)格。1水泥窯爐NOX產(chǎn)生的機理水泥窯尾氣中NOX主要成分為NO何NO2，其中NO占據(jù)90%以上，主要來源為燃料型NOX和熱力型NOX。1.1熱力型NOX空氣中的N2在高溫條件下被氧化為NOX即生成熱力型NOX。在水泥回轉(zhuǎn)窯內(nèi)必須提供高溫、過量空氣等氣氛，以確保水泥熟料煅燒品質(zhì)，而在此高溫、富氧環(huán)境為熱力型NOX的生成提供了合適的條件。煙氣在回轉(zhuǎn)窯內(nèi)停留的時間越長，回轉(zhuǎn)窯內(nèi)煙氣溫度越高，熱力型NOX生成越多。1.2燃料型NOX燃料中的含氮氧化物被氧化

3、成燃料型NOX，此類NOX主要再分解爐和預(yù)熱器等溫度低于1200℃區(qū)域生成。據(jù)文獻報道，燃料型NOX生成約有60%左右的燃料N被轉(zhuǎn)化為燃料型NOX。1.3原料型NOX煅燒水泥的原料主要成分為石灰石，另有黏土、沙石等，不同原料中含氮量由20×10-6～100×10-6不等。原料型NOX主要在溫度窗口為300～800℃內(nèi)生成。帶與分解爐或預(yù)熱器的窯型，較之其他傳統(tǒng)窯型，熟料產(chǎn)量大，生成的原料型NOX較少。1.4快速型NOX在還原氣氛下燃料相對過量，過量的燃料中的CH自由根與助燃空氣中的N2快速反應(yīng)生成快速型NOX。快速型NOX生成速度快，受煙氣溫度影響較小，主要在還原、富燃料區(qū)生成。只有在所生成的

4、NOX總量較低時才考慮快速型NOX的生成。對于水泥窯，由于生成800~1300mg/m3的高NOX濃度，快速型NOX可忽略。在所生成的NOX中熱力型NOX占據(jù)主導(dǎo)，其次為燃料型NOX和物料型NOX。熱力型NOX主要在高于1400℃的回轉(zhuǎn)窯內(nèi)生成，燃料型NOX主要在溫度較低的分解爐或預(yù)熱器內(nèi)生成，物料型NOX則在300~800℃溫度更低區(qū)域生成。2水泥窯爐NOX控制技術(shù)根據(jù)NOX的生成機理，針對NOX的控制技術(shù)主要分為兩類，一類是對燃燒過程進行控制，降低NOX的生成，另一類對燃燒過程進行控制，降低NOX的生成，另一類對針對已經(jīng)生成的NOX采取脫除措施。2.1降低燒成溫度NOX的形成與燒成溫度有很

5、強的相關(guān)性，實驗表明燃燒溫度從1550℃起，到1900℃以指數(shù)次方急劇上升，特別是在1750℃后幾乎是直線上升，而水泥窯的火焰溫度峰值就在這個區(qū)間。因此，要降低NOX的生成，就必須控制好火焰溫度，最好是降低火焰溫度：既降低火焰溫度，又要保證熟料的燒成，就必須降低熟料的燒成溫度。降低熟料燒成溫度的措施：①合理平衡配料方案，在保證熟料質(zhì)量的情況下，適當(dāng)提高生料的易燒性。②加入一定量的礦化劑，降低物料的最低共熔點，從而降低燒成溫度。2.2分級燃燒自還原（1）按溫度分級，把不需要高溫?zé)傻哪遣糠置悍旁诟G頭以外去燒，以減少NOX的產(chǎn)生，現(xiàn)在的窯外分解窯就是這種天然的工藝，所以它比先前傳統(tǒng)的回轉(zhuǎn)窯排放的N

6、OX要少。（2）按氣氛分級，現(xiàn)在還原氣氛中還原窯內(nèi)高溫形成的NOX，后在富氧氣氛中把窯外媒燃盡，這項工作可以在分解爐內(nèi)完成，早期的DD型分解爐就有這種功能。具體根據(jù)分解爐的現(xiàn)場特點，將分解爐分為主還原區(qū)、弱還原區(qū)、完全燃燒區(qū)。主還原區(qū)設(shè)在分解爐的下錐部，對過?？諝獠欢嗟母G尾廢氣，不給三次風(fēng)的情況下再給一部分煤，使其形成更濃的還原氣氛，實現(xiàn)對窯尾廢氣中NOX的部分還原。弱還原區(qū)設(shè)在中部，將剩余的分解爐用煤全部加入，但分解爐用三次風(fēng)卻不給全，在保證煤粉燃燒的情況下形成較弱的還原氣氛，進一步還原窯尾廢氣，減少分解爐燃燒中的NOX形成。完全燃燒區(qū)設(shè)在分解爐的上部，在不給煤的情況下，將剩余的三次風(fēng)補入，

7、以確保煤粉在富氧條件下燃盡?？諝夥旨壖夹g(shù)如圖所示。目前，全世界新建設(shè)的水泥熟料生產(chǎn)線中主要以采用TDF低NOX、TFT低NOX、Pycolon-RlowNOX爐等結(jié)構(gòu)原理的分解爐為主，長期連續(xù)運行，分級燃燒脫銷效率一般可達到15%～30%的水平。分級燃燒不增加熟料的成本，不影響熟料的質(zhì)量，是一種值得推廣的低成本脫銷技術(shù)。2.3選擇性非催化還原（SNCR）選擇性非催化還原技術(shù)，是目前水泥行業(yè)主推的脫