水泥窯NOx控制技術(shù)

1、水泥窯NOx控制技術(shù) 水泥行業(yè)NOx的排放量約占全國工業(yè)排放總量的10%左右，已是居火力發(fā)電、汽車尾氣之后的第三大NOx排放大戶。調(diào)查統(tǒng)計水泥制造企業(yè)3535家，其中有熟料生產(chǎn)的水泥企業(yè)1793家。共有脫硝設(shè)施920套，排放NOx191.7萬噸。水泥工業(yè)大氣污染物排放標準（GB4915-2022）新標準確定NOx排放限值為一般地區(qū)400mg/m³、重點地區(qū)320mg/m³，這一濃度限值僅高于瑞典和德國，是世界上較嚴的標準。中國環(huán)境保護部發(fā)布國家環(huán)境保護"十二五'規(guī)劃，明確提出至2022年NOx排放總量要在2022年的基礎(chǔ)上削減10%，并強調(diào)

2、新型干法水泥窯要進行低氮燃燒技術(shù)改造，新建水泥生產(chǎn)線要安裝效率不低于60%的脫硝設(shè)施。 1水泥窯NOx的產(chǎn)生 在水泥熟料煅燒過程中，NOx主要來源于高溫燃料中的氮和原料中的氮化合物。水泥熟料生產(chǎn)中，水泥生料將處在高溫爐內(nèi)煅燒。由于爐內(nèi)高溫的環(huán)境且含有大量O2，一系列的化學(xué)反應(yīng)將因此發(fā)生而產(chǎn)生NOx，根據(jù)反應(yīng)機理的不同可以將NOx的形成分為以下三種機理完成： 熱力型：高溫條件下空氣中的O2和N2直接反應(yīng)而生成； 燃料型：燃料當中含氮物質(zhì)的氧化； 瞬時型：空氣中的氮氣與燃燒過程中的部分中間產(chǎn)物反應(yīng)而產(chǎn)生。 根據(jù)水泥窯爐的類型，水泥窯爐高溫區(qū)一般為15501900，此區(qū)域是生成NO的主要場所。隨著煙

3、氣的流動，約5%10%的NO轉(zhuǎn)換成NO2。水泥窯所生成的NOx中，熱力型NOx占據(jù)主導(dǎo)，其次為燃料型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。 1.1熱力型NOx的產(chǎn)生機理 熱力型NOx是燃燒反應(yīng)的高溫使得空氣中的N2與O2直接反應(yīng)而產(chǎn)生的，以煤為主要燃料的系統(tǒng)中，熱力型NOx為輔。一般燃燒過程中N2的含量變化不大，根據(jù)澤里多維奇機理，影響熱力型NOx生成量的主要因素有溫度、氧含量和反應(yīng)時間。反應(yīng)機理如式（1）、（2）。 O2+N→2O+N（1） N2+O→NO+N（2） 1.2燃料型NOx的產(chǎn)生

4、機理 燃料型NOx是由燃料中N反應(yīng)而生成，以煤為主要燃料的系統(tǒng)中，燃料型NOx約占60%以上。燃料型NOx主要在燃料燃燒初始階段形成，主要是含氮有機化合物熱解產(chǎn)生的中間產(chǎn)物N、CN、HCN等氧化生成NOx。影響燃料型NOx生成因素較多，與溫度、氧含量、反應(yīng)時間，及煤粉的物化特性都有關(guān)系。 1.2.1溫度 溫度的升高對燃料型NOx生成量有促進作用。在1200以下時，其隨溫度升高顯著增加，溫度在1200以上時，增速平緩。對于燃料型NOx，燃料中N越高、氧濃度越高、反應(yīng)停留時間越長，NOx生成量越大，與溫度相關(guān)性越差。 1.2.2氧含量 氧含量的增加，可以形成或強化窯爐內(nèi)燃燒的氧化氣氛，增加氧的供給

5、，促進燃料中N向NOx的轉(zhuǎn)化。燃料型NOx隨過剩空氣系數(shù)的降低而降低，在α<1時，NOx生成量急劇降低。在氧含量不足時，氧被燃料中的可燃成分消耗盡，破壞了氮與氧反應(yīng)的物質(zhì)條件。在α>1.1時，熱力型NOx含量下降，燃料型NOx仍上升。 燃料型NOx與煤的熱解產(chǎn)物和火焰中氧濃度密切相關(guān)，如果在主燃燒區(qū)延遲煤粉與氧氣的混合，造成燃燒中心缺氧，可使絕大部分揮發(fā)分氮和部分焦碳N轉(zhuǎn)化為N2。 1.2.3煤粉的物化特性 不同種類的煤，揮發(fā)分含量、氮含量等差異較大。通常揮發(fā)分和氮含量高的煤種生成NOx較多。煤粉細度較細時，揮發(fā)分析出速度快，燃燒速度快，加快了煤粉表面的耗氧速度，使煤粉顆粒局部表面易形成還原氣氛，產(chǎn)生抑制NOx生成的作用。煤粉細度較粗時，揮發(fā)分析出慢，也會減少NOx的生成量。特別是對劣質(zhì)煤或是著火點較高的煤，這種情況會更明顯，