水泥厂nox减排技术

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1、水泥厂NOx减排技术ReducingNOxemissioninCementPlant李东风、李安平LiDongfeng,LiAnping（南京凯盛水泥技术工程有限公司，210036）(NanjingTriumphCementTechnologyEngineeringCo.,Ltd,210036)摘要：本文首先从氮氧化合物形成机理进行探讨，并且对水泥行业采用的NOx减排技术进行阐述，特别推出了一种投资省、运行成本低、脱氮效果好的新型脱氮型分解炉技术。Abstract:InthepresentpapertheNOxformationisdiscussed,andso

2、meDe-NOxexamplesaregivenforcementindustry.AnewLow-NOxprecalcinerwithlowerinvest,lowerrunningcostandhigherefficiencyofDe-NOxispresented.关键词：氮氧化合物、减排、环保、脱氮型分解炉Keywords:NOx,Reduction,Pollution,Low-NOxprecalciner1引言根据《中华人民共和国大气污染防治法》，我国制定了《水泥工业大气污染物排放标准》(GB4915-2004)。《标准》规定，新建生产线自2005年1月

3、1日起及现有生产线自2010年1月1日起，水泥窑及窑磨一体机的氮氧化合物(以NO2计)排放浓度必须小于800mg/m³(指烟气中O2含量10％状态下的排放浓度)。新型干法生产线在没有采取NOx减排措施的情况下，NOx排放量为300~2200mg/m³，因此我国还有相当数量的生产线要达到800mg/m³的排放要求还是非常困难的。作为水泥工业技术人员，有必要研究氮氧化合物形成机理，积极在水泥行业推广适用的、经济有效的NOx减排技术。2氮氧化合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

4、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(ThermalorZeldovichNO)、瞬态型(PromptorFenimoreNO)和燃料氮型(FuelNO)[1]。一般来说，在水泥生产过程中，瞬态型氮氧化合物可以忽略。热力型NO是当燃烧气体在1600℃以上高温区有足够停留时间和O2时，氮分子N2和氧原子O以及氮原子N和氧分子O2化合生成的，当气体中有水分子存在时，氮原子N与OH也将生成热力型的NO。由于氧分子O2的分裂随着温度升高急剧加快，所以N2与O的反应速度系数K值也跟着快速增大，NO的形成速度和形成量也随温

5、度升高而大幅度地增加。Bowman[2]给出了热力型NO的相关反应速率常数K：反应式速率常数(m³/mol.s)温度(K)O+N2→NO+N7.6×107×exp(-38000/T)2000~5000N+NO→N2+O1.6×107300~5000N+O2→NO+O6.4×103×T×exp(-3150/T)300~3000O+NO→O2+N1.5×103×T×exp(-19500/T)1000~3000N+OH→NO+H3.3×107300~2500NO+H→N+OH2.0×108×exp(-23650/T)1000~3000由燃料氮形成的NO量主要与煤中焦炭

6、部分的氮含量、挥发性的氮含量和反应条件如温度、过剩空气系数等因素有关。燃料氮的化学结合能较低，在600～800℃的较低温度区就能形成NO。所以燃料在水泥回转窑分解炉的燃烧过程中也会产生NO。燃料中的氮根据火焰回流区的形成情况会产生不同数量的NO，从而影响总的NOx排放量。未燃尽的焦炭颗粒由火焰内部回流区逸出，在氧化气氛条件下释放出氮并形成NO。挥发分在回转窑中仅需极短的时间内便能分解析出，挥发性的氮几乎都是在火焰核心释放出来，火焰核心处一般都缺氧，并存在较高的原子团(如CO、H2)浓度，形成的NO快速被还原成N2，在新一代低NOx燃烧器上挥发性的氮形成的NO非常

7、少。过剩空气系数对NOx排放的影响同济大学朱彤等人通过数值计算[3]，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。3水泥厂NOx减排技术3.1窑头用低NOx燃烧器回转窑中的热力型NOx主要是由窑头燃烧器产生的，提高一次风喷出速度，提高一次风喷出动量，降低一

8、次风用量，提高卷吸高温二