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水泥工业脱硝技术及其影响因素分析

纯阅读 作者:王凯 杨泽芳
单位:四川水泥
来源:四川水泥 发布日期:2016-12-14
随着我国水泥行业的发展,水泥生产排放的氮氧化物(NOx)量已是居火力发电、汽车尾气之后的第三大排放大户,严重影响着环境。加之近几年来雾霾天气对全国各大中型城市的肆虐,水泥脱硝已迫在眉睫。

  随着我国水泥行业的发展,水泥生产排放的氮氧化物(NOx)量已是居火力发电、汽车尾气之后的第三大排放大户,严重影响着环境。加之近几年来雾霾天气对全国各大中型城市的肆虐,水泥脱硝已迫在眉睫。

  2013年12月环境保护部、国家质量监督检验检疫总局联合发布了《水泥工业大气污染物排放标准》GB4915-2013代替原有标准GB4915-2004,规定现有及新建水泥厂NOx(按NO2计)排放浓度不超过400mg/m3;现有企业2015年6月30日前仍执行GB4915-2004,自2015年7月1日起执GB4915-2013,新建企业从2014年3月1日起执行GB4915-2013。重点地区执行特别排放限值:320mg/m3(水泥窑及窑尾热利用系统)、300mg/m?(烘干机、烘干磨、煤磨及冷却机)。新标准的出台使得水泥行业面临着巨大的压力。

 1、NOx的生成机理

  1.1燃料型NOx生成机理

  燃料型NOx是指燃料中含氮的有机化合物在燃烧过程中氧化而产生的氮的氧化物。因为燃料中氮原子的接合能较小,所以在水泥窑系统相对较低温的分解炉内产生的燃料NOx较多。

 1.2温度型NOx生成机理

  温度型NOx是指燃烧用空气中的氮气,在高温下氧化产生的NOx。

 1.3快速温度型NOx生成机理

  快速温度型NOx是空气中的氮分子在着火初级阶段,与燃料燃烧产生的中间产物烃等发生撞击,生成中间产物HCN和CN等,在经氧化生成NOx。一般这种NOx生成量的比例很小,可以忽略不计,所以在水泥工业中一般不做考虑。

  2、NOx减排措施

  NOx减排的途径理论上一般有两种:一种是从水泥工艺自身出发,通过控制煅烧来减少NOx的生成,其技术措施有优化烧成控制、使用低NOx燃烧器、分解炉和管道内的分级燃烧和调整配料方案。第二种是从末端治理,控制烟气中排放的NOx,其技术措施有选择性非催化还原法(SNCR)、选择性催化还原法(SCR)和组合脱硝技术等。

 2.1选择性非催化还原法(SNCR)脱硝技术

  2.1.1SNCR脱硝技术原理简介

  选择性非催化还原技术,是目前水泥行业主推的脱硝手段。就是在不采用催化剂的的情况下,在合适的温度窗口(850~1200℃)喷入脱硝剂氨水或尿素,以此还原烟气中的NOx。当以氨做还原剂发生的化学反应方程式如下:

  2.1.2SNCR脱硝技术影响因素

  (1)温度

  当温度高于1200℃时,NH3的氧化反应开始起主导作用,反而生产NO,反应式如下:

  温度低于850℃时,反应不完全,造成所谓的“氨穿透”(即氨逃逸),导致新的污染。氨逃逸量即在SNCR下游烟气中未反应的氨气量,保证氨逃逸量在8mg/Nm?以下是非常重要的,否则会带来二次污染。同时,在一定的反应条件下,还会发生下列副反应:

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