水泥窑脱销技术简介

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1、水泥窑脱销技术简介2013年5月19日星期日上传（来自武汉理工大学材料学院）摘要：水泥窑烟气脱硝任务已提上日程。本文从水泥生产中NOX的形成出发，论述了多种脱硝技术，为我国在“十二五”期间展开水泥行业氮氧化物减排治理工作提供参考。关键词：水泥窑炉，脱销技术氮氧化物SNCR、SCR背景“十二五”期间，NOX首次列入约束性指标体系，总排放量要削减10%。在我国，水泥行业氮氧化物的排放已是居火力发电、汽车尾气排放之后的第三排放大户。2010年底，工业和信息化部《关于水泥产业节能减排的指导意见》中提出，到2015年年底，全国

2、水泥工业的NOX排放量要比2009年减少25%。我国现行的水泥工业环保标准（GB4915-2004）对NOX排放限值是800mg/m3，预计随着国家对NOX排放控制日益严格和脱硝技术的发展，水泥行业的NOX排放标准将趋于更加严格。1水泥窑炉NOX产生的机理水泥窑尾气中NOX主要成分为NO何NO2，其中NO占据90%以上，主要来源为燃料型NOX和热力型NOX。1.1热力型NOX空气中的N2在高温条件下被氧化为NOX即生成热力型NOX。在水泥回转窑内必须提供高温、过量空气等气氛，以确保水泥熟料煅烧品质，而在此高温、富氧环

3、境为热力型NOX的生成提供了合适的条件。烟气在回转窑内停留的时间越长，回转窑内烟气温度越高，热力型NOX生成越多。1.2燃料型NOX燃料中的含氮氧化物被氧化成燃料型NOX，此类NOX主要再分解炉和预热器等温度低于1200℃区域生成。据文献报道，燃料型NOX生成约有60%左右的燃料N被转化为燃料型NOX。1.3原料型NOX煅烧水泥的原料主要成分为石灰石，另有黏土、沙石等，不同原料中含氮量由20×10-6～100×10-6不等。原料型NOX主要在温度窗口为300～800℃内生成。带与分解炉或预热器的窑型，较之其他传统窑型

4、，熟料产量大，生成的原料型NOX较少。1.4快速型NOX在还原气氛下燃料相对过量，过量的燃料中的CH自由根与助燃空气中的N2快速反应生成快速型NOX。快速型NOX生成速度快，受烟气温度影响较小，主要在还原、富燃料区生成。只有在所生成的NOX总量较低时才考虑快速型NOX的生成。对于水泥窑，由于生成800~1300mg/m3的高NOX浓度，快速型NOX可忽略。在所生成的NOX中热力型NOX占据主导，其次为燃料型NOX和物料型NOX。热力型NOX主要在高于1400℃的回转窑内生成，燃料型NOX主要在温度较低的分解炉或预热器

5、内生成，物料型NOX则在300~800℃温度更低区域生成。2水泥窑炉NOX控制技术根据NOX的生成机理，针对NOX的控制技术主要分为两类，一类是对燃烧过程进行控制，降低NOX的生成，另一类对燃烧过程进行控制，降低NOX的生成，另一类对针对已经生成的NOX采取脱除措施。2.1降低烧成温度NOX的形成与烧成温度有很强的相关性，实验表明燃烧温度从1550℃起，到1900℃以指数次方急剧上升，特别是在1750℃后几乎是直线上升，而水泥窑的火焰温度峰值就在这个区间。因此，要降低NOX的生成，就必须控制好火焰温度，最好是降低火焰

6、温度：既降低火焰温度，又要保证熟料的烧成，就必须降低熟料的烧成温度。降低熟料烧成温度的措施：①合理平衡配料方案，在保证熟料质量的情况下，适当提高生料的易烧性。②加入一定量的矿化剂，降低物料的最低共熔点，从而降低烧成温度。2.2分级燃烧自还原（1）按温度分级，把不需要高温烧成的那部分煤放在窑头以外去烧，以减少NOX的产生，现在的窑外分解窑就是这种天然的工艺，所以它比先前传统的回转窑排放的NOX要少。（2）按气氛分级，现在还原气氛中还原窑内高温形成的NOX，后在富氧气氛中把窑外媒燃尽，这项工作可以在分解炉内完成，早期的D

7、D型分解炉就有这种功能。具体根据分解炉的现场特点，将分解炉分为主还原区、弱还原区、完全燃烧区。主还原区设在分解炉的下锥部，对过剩空气不多的窑尾废气，不给三次风的情况下再给一部分煤，使其形成更浓的还原气氛，实现对窑尾废气中NOX的部分还原。弱还原区设在中部，将剩余的分解炉用煤全部加入，但分解炉用三次风却不给全，在保证煤粉燃烧的情况下形成较弱的还原气氛，进一步还原窑尾废气，减少分解炉燃烧中的NOX形成。完全燃烧区设在分解炉的上部，在不给煤的情况下，将剩余的三次风补入，以确保煤粉在富氧条件下燃尽。空气分级技术如图所示。目前

8、，全世界新建设的水泥熟料生产线中主要以采用TDF低NOX、TFT低NOX、Pycolon-RlowNOX炉等结构原理的分解炉为主，长期连续运行，分级燃烧脱销效率一般可达到15%～30%的水平。分级燃烧不增加熟料的成本，不影响熟料的质量，是一种值得推广的低成本脱销技术。2.3选择性非催化还原（SNCR）选择性非催化还原技术，是目前水泥行业主推的脱