水泥窑氮氧化物超低排放技术
(一)、降低NOx的工艺技术
1、从源头上控制NOX的生成量。加强原燃料的管理,加强原燃料的均化效果, 合理控制生料、煤粉的细度,提高生料的易烧性,降低煤耗,相关实验表明,提高 生料的易烧性,降低煤耗可以降低NOx;准确控制和优化窑炉煤量比,将高温燃烧 (窑头)用煤量减少、减轻回转窑烧成负担,提高燃烧效率,降低因窑头高温产生 的热力NOx,对窑头燃烧器进行探索
目录
一、公司简介 二、水泥行业概况 三、水泥窑NOx形成机理 四、影响NOx生成的因素
五、水泥窑NOx控制技术 六、NOx超低排放技术比较 七、LCR脱硝技术案例 八、汇报结束
一、水泥行业概况
“十二五”期间,氮氧化物的排放指标首次被列入约束性指标体系。《水 泥工业大气污染物排放标准》规定,2014年3月1日起,现有与新企业NOx排放 标准(标况下)为400mg/Nm3,规定重点地区NOx排放标准为320mg/Nm3,而北京 等重点城市,2016年1月1日起执行水泥制造企业氮氧化物排放不得高于 200mg/Nm3的地方标准。
四、影响水泥窑NOx生成量的因素
4、废气在窑内停留时间 在热能流量相同的条件下,窑截面空气流量越大,燃烧气体
在高温区停留的时间越短,形成的NOx量越少,因此缩短料气 在燃烧器出口端附近高温区停留时间,可以减少N2和O2反应机 率,从而降低NOx的生成率。
四、影响水泥窑NOx生成量的因素
4、废气在窑内停留时间 在热能流量相同的条件下,窑截面空气流量越大,燃烧气体
过剩空气系数 对NOx排放的影响
四、影响水泥窑NOx生成量的因素
2、烧成温度的影响
回转窑主燃烧器火焰温度高达1600~2000℃,这种量级的火焰温度会 促使热力型NOx大量生成。研究表明,当温度高于1500℃时,温度每上升 100℃时,热力型NOx的生成量就会成倍增长。
3、火焰形状的影响
根据定性判断,火焰拉长将降低高温点温度,减少热力型NOx,但过 长的火焰会降低高温区烧成带温度,影响熟料质量。在实际生产中,一般 情况下虽然火焰温度较高,但因为短火焰核心部位缺少空气,因此产生的 NOx量却比长火焰的少,究竟什么样的火焰形状会使NOx生成量最低,需 要结合现场实际和理论分析才得出结论。
据统计,2018全年水泥产量约22亿吨,2018全年熟料产量约14亿吨,全 国新型干法水泥生产线累计约1700多条,在水泥生产过程中,全国水泥窑氮 氧化物排放量约200多万吨,全国氮氧化物工业排放量约1626万吨,约占1215%,是继电力行业、汽车尾气之后第三大氮氧化工业排放源。
一、水泥行业概况
蓝天保卫战要求2020年,二氧化硫、氮氧化物排放量与2015年相比将降 低15%以上,电厂已逐步执行超低排放,氮氧化物、二氧化硫、颗粒物排放浓 度要分别不高于50mg/Nm3、35mg/Nm3、5mg/Nm3,环保要求越来越严,水泥行 业“超低排放”是大势所趋,即氮氧化物、二氧化硫、颗粒物排放浓度要分 别不高于100mg/Nm3、50mg/Nm3、10mg/Nm3(在标况下),NOx排放治理是水 泥窑超低排放重要部分,我们对其进行技术探索研究,寻找适合水泥窑超低 排放的脱硝技术。
在分解炉,燃料燃烧温度约为860-1100℃,在此温度范围 内,主要生成燃料型NOx。
四、影响水泥窑NOx生成量的因素
1、过剩空气系数的影响
同济大学朱彤等人通过数值计算,证明在不同的过剩空气系数下, NOx生成量也不同。当过剩空气系数为1.05 时所生成的NOx最多。当过剩 空气系数小于1.0 时,会造成不完全燃烧,燃料的热量不能全部释放出来, 产生大量的CO,而CO会还原所生成的NOx,所以此时NOx排放很少。当 过剩空气系数远大于1.0 时,燃料燃烧所释放出来热量会被过量的空气和烟 气吸收,火焰温度受到限制,使得NOx浓度有所下降。
2、采用分解炉局部还原燃烧控制技术。通过改造后的分解炉同时具有煤粉分解 区和强力燃烧区,煤粉分解出大量的还原剂及固定碳将窑内的热力型NOX强力还原 ,同时煤粉分解区的贫氧状态及低温环境也抑制了分解炉内由燃料NOx产生量,该 技术不用任何还原剂,通过水泥窑烧成系统的局部改造(三次风管、喷煤管、下料 管等)、依靠水泥烧制过程工艺控制就可达到20-40%以上的脱硝效率。
要以NH4+形式存在于有机组分中,生料中的NH4+含量约为80~200g/t。
三、水泥窑氮氧化物形成机理
回转窑和分解炉内由于温度不同,NOx生成机理也有所差 异。
回 转 窑 中 烧 成 带 温 度 高 达 1600℃ 以 上 , 除 了 生 成 燃 料 型 NOx外,大量助燃空气中的氮在高温下被氧化产生大量的热力 型NOx,因此回转窑中既生成燃料型NOx,又生成热力型NOx ,而且两种类型NOx存在相互抑制作用。
在高温区停留的时间越短,形成的NOx量越少,因此缩短料气 在燃烧器出口端附近高温区停留时间,可以减少N2和O2反应机 率,从而降低NOx的生成率。
五、水泥窑NOx控制技术
降低NOx工艺技术(无氨脱硝技术)(脱硝效率20-40%) SNCR选择性非催化还原技术(脱硝效率60-70%) SCR选择性催化还原技术(脱硝效率90%) LCR液态催化剂脱硝技术(脱硝效率95%)
三、水泥窑氮氧化物形成机理
氮氧化合物NOx是NO、NO2和N2O等的总称,水泥窑NOx排放的主要 成分是NO和NO2,其中NO占氮氧化合物总量的95%左右,NO2大约为5% 左右。
燃料燃烧过程中主要存在3种氮氧化合物形成方式,即热力型、瞬态型 和燃料型。热力型NOx主要是温度高于1500℃时,空气中的N2 和O2反应 而生成的。瞬态型氮氧化合物是碳氢类燃料在a<1的富燃料条件下,碳氢化 合物和N2在火焰内快速反应而生成的,一般来说,在水泥生产过程中,瞬 态型氮氧化合物可以忽略。燃料型NOx是燃料和原料中的氮氧化而生成的 ,煤中氮主要以有机形态赋存,氮含量约为0.5%~2.5%,原料在氮含量主
3、部分水泥熟料生产线已设置了无氨脱硝技术系统,对分解炉、三次风管、燃 烧器、四级下料管进行改造。