（沈陽工學(xué)院，遼寧 沈陽 110005）

水泥工業(yè)NOx控制技術(shù)的應(yīng)用

吳 敬

（沈陽工學(xué)院，遼寧 沈陽 110005）

針對水泥工業(yè)NOx嚴(yán)重污染問題，論述了應(yīng)用抑制NOx產(chǎn)生和控制煙氣NOx排放量的技術(shù)，并舉例進(jìn)行說明。

NOx；污染；技術(shù)；根治

一、概述

水泥工業(yè)是繼電力和機(jī)動(dòng)車之后的NOx第三大排放源，排放量約占工業(yè)系統(tǒng)總排放量的10%。水泥工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的NOx可分為熱力型和燃料型。熱力型NOx在1 400℃以上高溫及過量氧氣等氣氛的回轉(zhuǎn)窯中生成，使窯內(nèi)空氣中的N2被氧化為NOx；燃料型NOx是在溫度低于1 200℃的分解爐或預(yù)熱器中生成，由燃料中含氮化合物被氧化形成。

水泥生產(chǎn)排放廢氣中的NOx氣體含NO和NO2， NO占NOx氣體90%，而NOx其毒性是NO的5倍。大量排放的NOx化合物會(huì)酸化土壤，影響農(nóng)作物生長。NOx會(huì)使大氣產(chǎn)生光化學(xué)煙霧現(xiàn)象，破壞臭氧層，從而降低大氣中O2的濃度。

二、水泥工業(yè)主要NOx控制技術(shù)

水泥工業(yè)NOx控制分燃燒過程控制和燃燒后煙氣排放控制。

燃燒過程控制主要技術(shù)是分級(jí)燃燒技術(shù)。燃燒后煙氣排放控制較成熟的技術(shù)是選擇性非催化劑還原控制技術(shù)（簡稱SNCR技術(shù)）。

分級(jí)燃燒技術(shù)包括空氣分級(jí)燃燒和燃料分級(jí)燃燒?？諝夥旨?jí)燃燒指將燃燒所需空氣量分成兩級(jí)送入，使第一級(jí)燃燒區(qū)內(nèi)過?？諝庀禂?shù)α在0．8左右，燃料先在缺氧的富燃料條件下燃燒，使得燃燒速度和溫度降低，且燃燒生成的CO與NO進(jìn)行還原反應(yīng)，將燃燒后空氣的剩余部分送入二級(jí)燃燒區(qū)，保證燃料的完全燃燒。

燃料分級(jí)燃燒指在預(yù)熱器煙室和分解爐之間建立還原燃燒區(qū)，將原分解爐用燃料的一部分均布到該區(qū)域內(nèi)，使其缺氧燃燒，以產(chǎn)生CO、CH4、H2、HCN和固體炭還原劑，這些還原劑與窯尾煙氣中的NOx發(fā)生反應(yīng)，將NOx還原成N2等氣體。

SNCR技術(shù)不使用催化劑，而是在水泥生產(chǎn)線預(yù)熱器分解爐的適當(dāng)位置噴入氨基還原劑，將廢氣中的NOx還原成N2的一種控制技術(shù)。還原劑主要是氨水，濃度20%，經(jīng)過高性能的雙流噴槍霧化后，噴入分解爐出口煙氣溫度為850～1 050℃的煙道中，使還原劑與煙道充分混合發(fā)生反應(yīng)，將煙氣中的NOx還原成無毒的N2，主要反應(yīng)方程如下：

三、應(yīng)用

1．分級(jí)燃燒技術(shù)應(yīng)用

海螺集團(tuán)某水泥公司5 000t/d水泥熟料生產(chǎn)線，應(yīng)用分級(jí)燃燒技術(shù)，控制NOx的產(chǎn)生排放，取得較明顯效果。

(1)改造原理

應(yīng)用分級(jí)燃燒技術(shù)，對原生產(chǎn)線分解爐進(jìn)行改造，將燃料分級(jí)加入，在分解爐錐部形成還原區(qū)，還原窯內(nèi)產(chǎn)生的熱力型NOx，抑制燃料型NOx的產(chǎn)生。

(2)改造方案

①在原三次風(fēng)管上引出一旁路，將一部分三次風(fēng)引入分解爐上部，在分解爐錐部創(chuàng)造一個(gè)缺氧環(huán)境，使得煤粉在缺氧條件下燃燒，利于錐部生成還原氣氛。

②在分解爐上將煤粉分上下兩層喂入，增加燃燒空間，在分解爐錐部設(shè)計(jì)還原區(qū)。適當(dāng)增加下層煤粉喂入比例，保證缺氧燃燒，產(chǎn)生還原氣氛，還原窯尾煙氣中大量的NOx。

③減少分解爐錐部截面尺寸，以滿足流場需求。

通過上述改造，在操作上控制通風(fēng)和喂煤量，使NOx的排放量下降達(dá)30%。

2．SNCR技術(shù)應(yīng)用

浙江上峰集團(tuán)某水泥公司2 500t/d水泥熟料生產(chǎn)線，應(yīng)用SNCR技術(shù)，控制生產(chǎn)線廢氣NOx排放，取得較好效果。

整個(gè)NOx減排系統(tǒng)主要由氨水卸載儲(chǔ)存、氨水輸送、計(jì)量分配、噴射和控制等五大系統(tǒng)組成。

氨水通過卸氨泵送到氨水儲(chǔ)罐中，儲(chǔ)罐頂部有軟管同氨水運(yùn)輸槽車頂部出口相連，將卸載過程中產(chǎn)生的氨氣返回至槽車釋放，形成安全回路，避免氨氣污染。

氨罐區(qū)及計(jì)量分配區(qū)設(shè)置有氨氣泄漏檢測儀，核心儀表CEMS及氨表采用西門子產(chǎn)品，氨水的在線調(diào)節(jié)采用西門子的PLC。

根據(jù)對分解爐后段不同部位煙氣溫度測試，確定噴槍布置位置，正常溫度范圍在850～1 029℃，設(shè)置5～8個(gè)高壓雙流霧化專用噴槍。通過系統(tǒng)對NOx排放量的信息反饋，調(diào)節(jié)氨水的噴射量。

應(yīng)用SNCR技術(shù)，該生產(chǎn)線廢氣排放NOx的排放量平均由原720mg/m3，下降到平均250mg/m3，減排效率在50%～70%之間。

[1] 徐恒峰等．新型干法水泥窯爐脫硝技術(shù)應(yīng)用與探討[J]．水泥工程，2012(3)．

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