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1、水泥窑减少氮氧化物的不同措施在水泥熟料的煅烧过程中,会产生大量的氮氧化物,这些氮氧化物重要是NO和NO2，本文从效果、特点、运营及投资成本等方面对减少氮氧化物的不同措施进行论述。在水泥熟料的煅烧过程中,会产生大量的氮氧化物,这些氮氧化物重要是NO和NO，其中NO约占90%以上,而NO2只有5%10。按其来源划分重要有热力型、燃料型、原料型。如何控制NOx的排放,重要从三个方面采用措施:一是在烧成过程中减少其产生；二是在烧成过程中还原一部分；三是在烧成后的废气中还原大部分。本文从效果、特点、运营及投资成本等方面对减少氮氧化物的不同措施进行论述。 优化操作稳定工况结合自身的原燃材料状况，进行具体的
2、化学成分和物理性能分析,抓好整个生产过程中的均衡与均化，严格每道工序的质量管理，优化窑系统的操作参数，把窑系统调节到稳定优化状态，其NOx排放就会有相应的削减。事实上,从对部分窑的检测成果看,操作管理良好的水泥窑Nx排放都相对较低，一般能达到0 g/m如下,个别好的能达到700mgNm3如下,这重要是相应减小了煅烧峰值,克制了O的形成;相反操作管理较差的水泥窑Ox排放就相对较高,个别达到 60 mg/Nm甚至更高。事实上,加强管理、优化操作和稳定工况，对提高窑的产质量、减少生产成本也是必要的。对于管理较差的窑,该项措施一般能减少NOx排放量10%。减少烧成温度技术我们已经懂得，NO的形成与烧成
3、温度有很强的有关性,实验表白燃烧温度从1 550 起，到190 以指数方次急剧上升,特别在750 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,要减少N的生成量，就必须控制好火焰温度,最佳是减少某些火焰温度；既要减少火焰温度又要保证熟料的烧成,就必须减少熟料的烧成温度。减少熟料烧成温度的措施有：一是合理平衡配料方案，在保证熟料质量的状况下,合适提高生料的易烧性;二是加入一定量的矿化剂，减少物料的最低共熔点，从而减少烧成温度。对于生料易烧性较差的窑,该项措施一般能减少排放量5%1%。3 低NO燃烧技术低Nx燃烧措施重要针对窑头燃烧器,有低氮燃烧、低氧燃烧、浓淡偏差燃烧、烟气再循环燃
4、烧、替代燃料燃烧等措施。如果既有的窑头燃烧器性能比较陈旧,就应当进行升级改造,更新采用大推力、低风量、混合好、火焰细而不长的燃烧器,这重要是应用低氧、低氮、控高温原理，减少Nx的生成。将煤粉通道布置在轴流风和旋流风两层通道以内,煤风道以内不再设立旋流风，从而使火焰中心的煤粉富集，燃料重要集中在火焰的中心区域，形成燃料密集形火焰，在氧浓度较低的状况下低氮燃烧。也有专门开发的低NO燃烧器，除具有上述特点外,还采用了偏差燃烧、替代燃料等措施，这重要是应用燃烧中的同步还原原理。偏差燃烧可运用CO还原部分NO,使用部分替代燃料不仅能控制火焰峰值,并且能发挥其自身具有的少量脱硝氨的作用。还可采用烟气再循环
5、燃烧技术，例如部分运用窑尾废气作为煤风使用,既实现了低氧、低氮,又增长了还原氛围，还控制了火焰峰值。根据既有燃烧器的好坏和所采用的低氮燃烧技术的力度不同,该项措施一般能减少NOx排放量530%。4 分级燃烧自还原技术一是按温度分级，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的生成。目前的窑外分解窑就是这种“天然”的工艺,因此它比其她回转窑排放的NOx要少。二是按氛围分级，先在还原氛围中还原窑内高温形成的N,后在富氧氛围中把窑外煤燃尽，这项工作可以在分解炉完毕,初期引进的DD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
6、炉的下锥部,对过剩空气不多的窑尾废气，在不给三次风的状况下再给一部分煤,使其形成更浓的还原氛围，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所有加入，但分解炉用三次风却不给全,在保证煤粉燃烧的状况下形成较弱的还原氛围，一是进一步还原窑尾废气，二是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,在不给煤的状况下，将剩余的三次风补入，以保证煤粉在富氧条件下燃尽。根据分级燃烧措施的合理限度，该项措施一般能减少NO排放量30%0。5 选择性非催化还原技术(SNCR）选择性非催化还原技术，是目前水泥行业主推的脱硝手段,是在合适的温度窗口喷入脱硝剂氨水或尿素,以此还原烟
7、气中的Ox。SCR不用催化剂，直接使用压缩空气经多种喷嘴将脱硝剂吹入烟气中,使NOx在温度窗口内与NH充足接触一段时间后被还原为。这有两个技术难点：一是如何保证喷嘴始终处在温度窗口内，二是如何保证所有与N3有一定期间的充足接触。Nx的还原反映需发生在一种特定的温度区间内，这个温度区间被称为“温度窗口”。理论上氨水的最佳反映温度为856 ，尿素的最佳反映温度为890 ,而根据工业经验，这个温度窗口一般在9001 10 之间。低于这个温度会增长N3的逃逸率，导致脱硝效率下降,甚至形成NH3和C污染;高于这个温度,又会导致NH3分解，使本来的脱硝剂反被氧化为NOx。事实上,温度窗口在分解炉上的几何分
8、布是不拟定的,并且会随着原燃材料和热工状况的波动而波动,喷嘴又不也许做到及时跟踪,因此在实际使用中跳出窗口外的喷氨现象是很难避免的。另一方面，还原剂在温度窗口内的停留时间与脱硝效率有很强的有关性。实验表白,要想获得抱负的脱硝效率,还原剂在温度窗口内的停留时间至少要达到0.5 s以上，这又增长了喷嘴的布置和跟踪难度。SNCR相对于SCR具有一次性投资较小、运营成本较低、占用空间较小的长处,因此才成为目前水泥行业脱硝的主推技术,但我们必须清晰,SNC还存在上述多种缺陷,并且脱硝率较低，一般为0%8;NH3的逃逸率较高,可达SC的倍以上；氨水消耗量巨大,根据某使用者经验，一条00 t熟料线,每小时就
9、需要用25%的氨水约8 t，是CR的16倍,此外氨水资源也是个问题。此外，由于有2 00g/h的氨水入炉，分解炉在用煤、用风上也要做必要的调节。氨水作为脱硝剂加入炉内，升温、汽化、脱硝反映都需要吸热,将直接增长熟料热耗约0 kJ/g熟料，同步增长预热器废气量约600m3/h,导致排风机电耗增长约20 kW/h。根据喷氨对温度窗口的跟踪状况，该项措施一般能减少NOx排放量50%。6 选择性催化还原技术（CR）选择性催化还原技术，是目前世界上的脱硝主打技术。以氨水或尿素为脱硝剂，在吸取塔内的催化剂作用下作催化选择吸取,脱硝率可达8%0%。C目前已成为电力行业脱硝的主打技术,但在水泥行业的工业实践才
10、刚刚开始，运营过程中还存在诸多问题。如:烟气尘粒堵塞催化剂层问题,烟气中的碱性物质、C、SO会使催化剂中毒失效问题等。目前普遍应用的催化剂是以蜂窝状模块化多孔Ti为载体,表面敷有主催化剂2O5、辅催化剂W3，称为钒钛基催化剂,用V2-WO3TiO2表达。其中V2O5起催化作用，WO3起克制SO2/SO3转换的作用。其中2O5约1%5、 WO3约50、TiO5%。SC的核心技术是催化剂,催化剂的成本已占到总体成本的3%，国内此前所有依赖进口,直到去年才有国内的公司投产。目前世界上的催化剂生产厂家重要有:美国的康宁公司,欧洲的亚吉隆公司、托普索公司、巴斯夫公司、索拉姆公司,日本的日立公司、日立造船
11、公司、日本触媒公司、触媒化成公司，韩国的SK公司等。CR也有自己的温度窗口,一般在2040之间。需要强调的是,低于这个温度会增长NH3的逃逸率，导致脱硝效率下降，甚至形成NH3和O污染,并且催化剂会促使烟气中的SO2转换成SO3，N3会与O3反映生成硫酸铵堵塞催化剂的反映通道；高于这个温度，特别是0 会导致V2O烧结和挥发失效，导致较大损失。工艺上可以考虑高尘和低尘两种布置方案：一是为了减少堵塞躲开高尘环境，将吸取塔安顿在除尘器之后，但由于温度窗口的需求，需要对废气重新加热,使工艺复杂、投资增大、运营成本提高,因此一般不予采用;二是为了适应温度窗口的需要，将吸取塔安顿在预热器与高温风机之间,尽
12、管此处含尘较大，但烟气在20400 之间,与温度窗口相应,因而被多数采用。SCR虽然具有脱硝率稳定并且高的特点，但其一次性投资和运营成本大概都在SCR的两倍以上，对已建有余热发电的窑尾系统在空间布置上也较困难,增长的系统阻力较大、电耗较高。以 000 t/d熟料线为例，SCR增长的系统阻力约701 000a，增长高温风机功率约200 W,仅此一项烧成电耗就增长约0.715 k/h t熟料。并且SC催化剂一般采用“二加一”设计，通过初置两层预置一层的方式来解决催化剂的老化问题,因此后期的系统阻力还会增长。对已设有余热锅炉的系统,吸取塔只能设在锅炉前，吸取塔和前后连接管道的表面散热、脱硝剂的汽化和
13、反映吸热，都将使余热锅炉的入口温度减少,导致发电量下降。虽然SCR氨水用量较小，以500 t 熟料线为例，约为每小时160 kg /h,但其催化剂的投入却很大,并且寿命估计只有年左右。以5 000t /d熟料线为例,初置的两层催化剂约为08m3,目前的国内价格约3.5万元，总投资高达约24280万元，并且尚有涨价趋势。在催化剂使用正常的状况下,该项措施一般能减少Nx排放量0%90%。7袋除尘器携同脱硝技术鉴于SCR的长处和缺陷，笔者在3月17日杭州水泥脱硝会议上提出了“袋收尘器携同脱硝”的设想,受到了周清浩部长的关注，并引起了部分催化剂厂、收尘器厂的注重和沟通。袋收尘器携同脱硝，必须解决两个核
14、心问题:一是催化剂与收尘器滤袋的附载问题，二是减少烟气还原的温度窗口问题。CR之因此比NCR温度窗口低,核心是采用了催化剂，那么有无一种新的催化剂能进一步减少温度窗口呢?最佳能容易在收尘器滤袋上附载，再就是减少催化剂的价格。查阅有关资料，国外室内阶段的研究成果有:()Sebstanzurche 采用泡沫陶瓷附载V2O同步除尘脱硝，在00下获得了较好的脱硝效果;（2)Jeu yie 采用MOx，Young kp采用CuMnOx，附载于收尘滤布上,在0 下获得了脱硝率90%的效果;（3）Wber等研究了将催化剂附载于玻纤滤袋上，实验室的脱硝率也达到了9%以上。事实上,国内的起步也不晚，南京工业大学
15、的材料化学工程国家重点实验室已经开发出“新型高效无毒稀土系列复合脱硝催化剂”，形成了“以稀土及过度金属复合氧化物为活性组分的中低温高效脱硝催化剂” 体系,其整体性能优于国际先进水平。在110180 的温度区间,低温滤袋脱硝催化剂的脱硝率已达到8%以上;在110 的温度区间,低温滤袋脱硝催化剂的脱硝率已达到90%以上。国内催化剂的技术突破,为收尘器携同脱硝奠定了基本。据说中材装备集团有限公司已经开始了工业化应用研究，相信在不久的将来会给水泥工业脱硝带来喜讯，采用分级燃烧和袋收尘器携同脱硝两项措施，就能比较容易地彻底解决水泥窑的脱硝问题。8 氧化+半干法氨吸取措施（A)前述所有措施，都是在公司投入后来产生社会环保效益,对公司自身没有直接的经济效益，而OA法则可以在脱硝的同步产出化肥，理论上能做到每年有所获利,约左右可以收回投资，但存在系统复杂、技术尚未成熟的问题。OA法的温度窗口只有100 左右，从而使脱硝系统布置于收尘器之后成为也许,大大减少了对水泥窑生产的影响和工艺布置的难度,它的副产品为铵盐，可以进一步加工成化肥,具有一定的经
