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水泥窯幾種典型脫硝技術的比較 [復制鏈接]

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  水泥窯幾種典型脫硝技術的比較
  我國是以燃煤為主的發展中國家,燃煤造成的大氣污染日趨嚴重,而氮氧化物(NOx)是其主要成分之一,包括NO、NO2、N2O、N2O3、N2O5等多種氮的氧化物,燃煤窯爐排放的NOx中絕大部分是NO,NOx除對人體有害外還導致光化學煙霧和酸雨的形成。目前我國水泥行業氮氧化物的排放占總排放量的10%左右,是我國氮氧化物排放的第三大源,因此治理水泥行業氮氧化物的排放刻不容緩。水泥窯脫硝的技術主要有:低氮燃燒技術(包括低氮噴煤管、空氣分級燃燒和燃料分級燃燒)、SNCR和SCR。本文對這幾種脫硝技術做了初步的比較,供水泥行業選擇
  1我國大氣污染現狀
  我國是以燃煤為主的發展中國家,燃煤造成的大氣污染日趨嚴重,而氮氧化物(NOx)是其主要成分之一,包括NO、NO2、N2O、N2O3、N2O5等多種氮的氧化物,燃煤窯爐排放的NOx中絕大部分是NO。NO的毒性不是很大,但是在大氣中NO可以氧化生成NO2。NO2比較穩定,其毒性是NO的4~5倍。空氣中NO2的含量在3.5×10-6(體積分數)持續1h,就開始對人體有影響;含量為(20~50)×10-6時,對人眼有刺激作用。含量達到150×10-6時,對人體器官產生強烈的刺激作用。此外,NOx還導致光化學煙霧和酸雨的形成。由于大氣的氧化性,NOx在大氣中可形成硝酸(HNO3)和硝酸鹽細顆粒物,同硫酸(H2SO4)和硫酸鹽顆粒物一起,易加速區域性酸雨的惡化。
  氮氧化物活性高、氧化性強,是造成我國復合型大氣污染的關鍵污染物。隨著國民經濟持續快速發展和能源消費總量大幅攀升,我國氮氧化物排放量迅速增長。“十一五”期間,我國氮氧化物排放量逐年增長,水泥行業氮氧化物排放量也呈現快速增長趨勢,繼火電和機動車之后排第3位。氮氧化物排放量的迅速增加導致了一系列的城市和區域環境問題。霧霾天氣已經成為中國各大城市的常見現象,嚴重威脅著人民群眾的身體健康,成為當前迫切需要解決的環境問題。“十二五”期間我國將針對氮氧化物的污染特征,進入以空氣質量改善為切入點、以主要行業為突破口的大規模削減階段。現在火電,鋼鐵和以水泥為首的建材行業都在大規模推行脫硝工作。
  2我國水泥生產NOx排放標準
  GB4915-2013《水泥工業大氣污染物排放標準》規定:現有企業2015年6月30日前仍執行GB4915-2004標準,氮氧化物排放濃度≤800mg/m3(以NO2計,10%O2),自2015年7月1日起執行氮氧化物排放濃度≤400mg/m3(以NO2計,10%O2);自2014年3月1日起,新建企業執行氮氧化物排放濃度≤400mg/m3(以NO2計,10%O2);重點地區企業執行氮氧化物排放濃度≤320mg/m3(以NO2計,10%O2)。
  3水泥窯產生氮氧化物的主要原理及主要影響因素
  水泥窯產生的廢氣中,NO約占95%,NO2占5%。氮氧化物主要有三種來源:燃料型、熱力型和快速型。
  3.1燃料型氮氧化物
  燃料中的氮在燃燒過程中氧化生成的氮氧化物,煤中氮含量一般在0.5%~2.5%左右,主要以有機氮的形式存在,有機氮熱裂解產生N、CN、HCN和NHi等中間產物基團,然后氧化而生成的NOx。其主要影響因素:燃料特征、燃燒溫度和過剩空氣系數等。
  主要的控制方法有:改變燃燒條件,減少燃料型NOx生成量;對燃燒后產生的含NOx煙氣進行脫硝處理。
  3.2熱力型氮氧化物
  高溫條件下N2和O2反應生成的氮氧化物:
  N2+O22NO
  NO+1/2O2NO2
  其主要影響因素:溫度、氧氣濃度和停留時間。回轉窯中燒成帶溫度低于1350℃時幾乎不產生熱力型NOx,高于1500℃時大量產生。
  主要的控制方法:①降低燃燒溫度;②降低氮濃度;③降低氧濃度;④縮短在窯的停留時間。
  4水泥窯幾種典型脫硝技術的比較
  4.1低氮燃燒器
  (1)原理。
  由于熱力型氮氧化物的生成主要與火焰溫度和過剩空氣系數有關,當火焰溫度高于1500℃以上時,氮氧化物的生成與火焰溫度成指數關系增加。低氮燃燒器的主要特點是推力大,煤和空氣混合好,燃燒速率快。它與傳統的燃燒器相比,需要的過剩空氣系數小,火焰溫度也較低,因此生成的氮氧化物少。
  (2)低氮燃燒器脫硝效率。
  低氮燃燒器脫硝效率一般為10%~15%,但在不影響正常生產情況下脫硝效率一般為5%~10%。
  (3)低氮燃燒器主要設備構成。
  低氮燃燒器主要設備構成有低氮噴煤管。
  (4)低氮燃燒器的投資。
  低氮燃燒器的總投資為:進口設備:80~130萬人民幣左右;國產設備:30~80萬人民幣左右。
  (5)低氮燃燒器的優、缺點。
  優點是:運行時無額外的費用,操作簡單;缺點是:脫硝效率較低,進口設備效果略高于國產設備,但價格相對較貴;另外,如果片面追求脫硝效率,火焰溫度過低,窯熱力強度降低,會帶來窯的減產或者熟料中游離氧化鈣的增高而影響熟料的強度和安定性。更多詳情可參考:http://www.shychb.com/

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