排放标准
• • 我国水泥工业NOx排放现执行GB 4904-2004标准，规定水泥厂NOx 排放浓度不超过800mg/Nm3； 十二五规划已明确了水泥工业NOx减排10%的目标，湖南、山西、 广东等省都下发了不低于50%脱硝效率(<500mg/Nm3)的相关文件。
西安航天动力研究所
水泥工业NOx排放与控制
西安航天动力研究所
回转窑低NOx燃烧器技术
回转窑低NOx燃烧器的开发
回转窑多通道低NOx燃烧器
多通道燃烧器数值模拟结果
特点：燃烧效率高、调节方便，NOx排放量少
西安航天动力研究所
回转窑低NOx燃烧器技术
回转窑低NOx燃烧器的开发
回转窑低NOx冷态试验台
西安航天动力研究所
回转窑低NOx燃烧器技术
水泥工业NOx排放与控制
水泥行业NOX排放标准与现状 排放现状
• • 2010年全国水泥工业的NOx排放量接近200万吨，占全国NOx排放 总量的10%以上，仅次于电力行业和机动车尾气，居第三位； 我国1500t/d以上生产规模的水泥厂，NOx排放浓度为300-1650mg /Nm3，全国加权约800mg/Nm3。
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单位介绍
数值仿 真能力
拥有大型高性能计算集群，购置国际通用大型商业计算软件，如系统分析软件 Amesim，结构力学仿真软件Nastran/Patran、ABAQUS、ANASYS、HyperWorks、传热 分析软件Sinda Fluint，流体计算软件Fluent、Phonix，多学科优化软件Optimus等； 拥有自主知识产权的热力气动计算软件、传热计算软件、燃烧仿真软件、结构力学仿真 软件； 可以高效独立地完成喷嘴、燃烧器、焚烧炉、换热器、反应器、压力容器和大型化工系 统的设计计算，方案优化、可靠性评估、故障分析。
西安航天动力研究所
单位介绍
荣获国家级重大成果奖50多项； 荣获省部级科技进步奖240多项。
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单位介绍 化工石化、医药行业专业设计及总承包 甲级资质
西安航天动力研究所
单位介绍 环境工程设计及总承包 甲级资质
西安航天动力研究所
单位介绍 安全 环评 施工
西安航天动力研究所
单位介绍 研发能力
技术优势-热态试验
一维炉分级燃烧试验台
西安航天动力研究所
分解炉分级燃烧技术
技术优势-热态试验
300 250 NOx浓 度 (mg/Nm3) 200 150 100 50 0 0% 10% 分风比例 20% 30%
NOx浓 度 (mg/Nm3) 400 350 300 250 200 150 100 50 0 0% 10% 分风比例 20% 30%
西安航天动力研究所
单位介绍
数值仿真能力
火箭发动机传热、结焦特性数值模拟的研究是国产液氧煤油发动机的成功研制的重要保 证，也为掌握高压补燃发动机推力室冷却技术奠定了基础。
西安航天动力研究所
单位介绍
数值仿真能力
在军转民产品利用方面，在富氧顶吹，纯氧燃烧器、硫回收装置燃烧器等传热、燃烧基 计算方面开展了大量的工作。
水泥工业NOx控制技术
改变燃烧条件
烟气脱硝技术
其它控制技术
低
NOx
燃 烧 器
分 解 炉 分 级 燃 烧
选 择 性 非 催 化 还 原
选 择 性 催 化 还 原
优 化 操 作
添 加 矿 化 剂
燃 料 脱 氮
西安航天动力研究所
水泥工业NOx排放与控制
水泥工业NOx控制技术
NOx 800 mg/Nm3左右
水泥窑炉脱硝技术分析与应用
报告人：洪流 博士生导师 西安航天动力研究所
报告内容
1 单位介绍 2 水泥工业NOx排放与控制 3 回转窑低NOx燃烧器技术 4 分解炉分级燃烧技术 5 水泥预分解窑系统SNCR技术 6 重点工程介绍 7 全文总结 西安航天动力研究所
单位介绍
中国航天科技集团公司第六研究院第十一研究所(西安航天动力研究所)是我 国航天液体火箭发动机研究、设计中心。1958年成立至今，研制成功了60余种 具有自主知识产权的液体火箭发动机，应用于长征系列运载火箭和战略、战术导 弹武器，发动机保持了100%的飞行成功记录，技术性能达到国际先进水平。 现有职工1200余名，高级技术人300余名，研究员50余名，中国工程院院士 1名。设有五个设计室、三个研究中心、两个研制中心和三个试验室。
1000 900 800 700 600 2000 1800 1600 1400
500 400 300 200 100 0
神 混2号 印尼煤 神 华 配 煤2号 山优混 平朔 优混 神华神木混
1000 800 600
西安航天动力研究所
400 200 0
伊泰神木混
NOX/mg·Nm
NOX/ppm
1200
分三次风
技术开发途径
通过半工业热态试验评价不同类型燃料在分级条件下 的NOx排放特性； 采用数值模拟手段，获取不同运行工况条件下的温度 场、NOx浓度场等分布规律； 结合数值模拟与半工业试验结果，设计分解炉的分级 燃烧方案，为分解炉的分级燃烧提供最优运行参数。
三次风
窑尾烟气
西安航天动力研究所
分解炉分级燃烧技术
回转窑低NOx燃烧器
多通道低NOx燃烧器
1800oC
技术原理
减少一次风用量，使煤粉在低O2浓度下燃烧，减少燃料型NOx的生成； 增加煤与燃烧空气的混合，避免局部高温区，减少热力NOx生成； 通过不同通道之间的速度差异形成气流返混区域，增强高温烟气中NOx的还原。
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回转窑低NOx燃烧器技术
工程技术中心
工程技术中心现有固定人员 100余人，其中中国工程院院士 1人，博士学位20人，硕士学位 75人，国际访问学者5人。
西安航天动力研究所
单位介绍
实验研究能力
建设有国内一流、国际领先的喷雾燃烧理论研究中心，为军品型号研制和航天技术应 用产业发展提供基础研究支撑； 激光全息雾化试验系统、高速动态分析系统、 PIV流场分析系统、激光诱导荧光混合 比测试系统等代表了国内最顶尖的喷雾研究试验系统，能够进行各种喷嘴的喷雾混合特 性及燃烧特性研究；
西安航天动力研究所
单位介绍
数值仿真能力
电站锅炉炉膛的速度场、颗粒轨道、温度场及NOx浓度场以及出口温度场和出口 NOx浓度场分布规律的数值计算，为不同运行工况参数下煤粉炉的NOx减排优化提 供了技术参数。
西安航天动力研究所
Z (m)
单位介绍
数值仿真能力
T
旋喷结合、双喷腾等不同类型的分解炉以及回转窑内速度场、温度场、NOx浓度场 的数值模拟，是实现水泥窑炉NOx排放控制技术果
西安航天动力研究所
分解炉分级燃烧技术
技术优势-全尺度分解炉数值模拟
分级前
分级后
分级前
分级后
分级燃烧前后温度场变化/K
分级燃烧前后NO浓度场变化/ppm
西安航天动力研究所
分解炉分级燃烧技术
技术优势-分解炉数值模拟与现场试验
出口
1000 700 650 950 600 900 550 500 450 400 350 300
预热器 生料预热
选择性非催化还 原技术(喷NH3)
分解炉 生料分解
分解炉中的分级燃烧技术
1600 1800oC, 热力NOX 1000 mg/Nm3左右
回转窑
800~1100 oC, 燃料NOX CaCO3 → CaO+CO2(高浓度, 悬浮)
熟料烧成
~ 低NOx燃烧技术
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回转窑低NOx燃烧器技术
T NOx/ppm
西安航天动力研究所
Z (m)
Z (m)
单位介绍
装备制造能力
依托航天六院资源组合，拥有加工厂房31,680 平方米，内设装配厂房、零部件制造厂 房、机加厂房、下料厂房、有色金属制造厂房等五大厂房。拥有9米刨边机及60米四轴滚 筒机、美国林肯自动氩弧焊机和埋弧焊机、法国Polysoude管板焊机、飞利浦射线探伤设 备、瑞士六坐标五联动镗铣加工中心、7米大型龙门钻床、12米卧车、7米立车、数控切割 机等先进设备。具有完善的焊接、切削、冲压、热处理、探伤、理化、测量等加工能力及 西安航天动力研究所 测试手段，最大起重能力240吨，能满足各种非标设备的加工及现场制作安装要求。
回转窑低NOx燃烧器的开发
由于对燃烧器形成的射流场影响最显著的是轴流风和旋流风速度，所 以本实验采用改变轴流风和旋流风来进行，改变比例均为150%
实验时的配风基准条件为： 煤风风量为70Nm3/h 旋流风量为44Nm3/h 轴流风量为80Nm3/h
实验方案 A B C D
轴流风 (Nm3/h) 80 80 118 118
高可靠性、100%成功率
西安航天动力研究所
单位介绍
西安航天动力研究所 民用航天的领军者
酸性气焚烧工程
专利技术 替代进口
含氯尾气焚 烧处理工程
火电厂水泥 厂烟气脱硝 工程
煤气化燃烧器
工程总包
工程总包
硫回收燃烧器
专利产品 壳牌认证
专利产品
近年来，利用军转民技术为 电力、冶金、石化等领域的节能 环保发展提供了大量的工程总包 及技术服务工作，开发出多种具 有自主知识产权的产品和工艺 包，成功替代进口，受到用户一 致好评。
D
从四个方案比较可以得出，适当增大轴流风和旋流风的风速对于降低 窑头NOX产生最有利； 通过冷态试验方案的比较，得到了回转窑低NOx燃烧器的最佳配风比。
西安航天动力研究所
回转窑低NOx燃烧器技术
全尺度回转窑模拟
Y (m)
高温煅烧带
轴向切面温度分布/K