水泥厂NOx减排方法技术

本发明专利技术公开了一种水泥厂NOx减排方法，控制水泥生产线中回转窑的操作条件：增加一次风速度和喷出量，减少一次风用量，增加二次风的温度。本发明专利技术能减少水泥厂的NOx排放量，使之符合国家规定，减少环境污染。

NOx emission reduction method for cement plant

The invention discloses a method for reducing the NOx of a cement plant, which controls the operating conditions of the rotary kiln in the cement production line: increasing the primary air speed and the spraying quantity, reducing the primary air amount and increasing the temperature of the two wind. The invention can reduce the NOx emission of the cement factory, accord with the state regulations, and reduce the environmental pollution.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水泥
，尤其是一种水泥厂NOx减排方法。
技术介绍
《水泥工业大气污染物排放标准》(GB4915-2004)中规定，新建生产线自2005年1月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。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95%左右，NO2大约为5%左右。燃料燃烧过程中主要存在三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)。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度升高而大幅度地增加。Bowman给出了热力型NO的相关反应速率常数K：由燃料氮形成的NO量主要与煤中焦炭部分的氮含量、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非常少。同济大学朱彤等人通过数值计算，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，如图1所示。
技术实现思路
本专利技术针对现有技术的不足，提出一种水泥厂NOx减排方法，操作简便，减排效率高。为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：一种水泥厂NOx减排方法，控制水泥生产线中回转窑的操作条件：增加一次风速度和喷出量，减少一次风用量，增加二次风的温度。进一步地，还包括采用选择性非催化还原法对燃料燃烧后烟气进行脱硝。进一步地，还包括采用选择性催化还原法来还原NOx。进一步地，还包括采用脱氮型分解炉作为生产线设备。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：能减少水泥厂的NOx排放量，使之符合国家规定，减少环境污染。附图说明图1为过剩空气系数对NOx排放的影响；图2为多进风式脱氮型分解炉的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本专利技术的保护范围有任何的限制作用。水泥厂NOx减排方法，可采用以下方式单独或组合进行：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，降低一次风用量，提高卷吸高温二次风的能力，可以显著降低回转窑中NOx的生成量。2选择性非催化还原技术（SNCR）选择性非催化还原技术是一种对燃料燃烧后含NOx烟气进行的脱硝技术。在没有催化剂的情况下，在一定的温度范围内向烟气中喷入一定量的还原剂（如氨水，碳氢化合物等），把烟气中的氮氧化物还原成氮气。实践证明，向窑尾高温废气中喷氨是最有效的NOx减排技术之一，但是该方法实际运行费用比较高，该技术在我国水泥行业普及还有一定的困难。3选择性催化还原技术(SCR)选择性催化还原法就是在固体催化剂存在下，利用各种还原性气体（如H2、CO、烃类、NH3）和NO反应使之转化为N2的方法。以NH3做还原剂时，金属氧化物〔如V2O5、MnO2等〕是最常用的SCR工业催化剂。催化剂是影响NOx脱除效率的重要因素，除此之外，温度、还原剂浓度、催化剂种类和量等对脱氮效果影响显著。由于选择性催化还原法运行成本比较高，而且影响因素复杂，目前该项技术在水泥厂的应用仍处于研究当中。4新型脱氮型分解炉技术为了降低水泥生产线的氮氧化合物的排放，研究水泥窑脱氮技术。将三次风分出一根管道进入分解炉主体的上部，在分解炉下部实现还原气氛，从而具有在分解炉内将回转窑和分解炉内产生的氮氧化物还原，降低氮氧化物的排放。这种方法在一定程度上实现了脱氮的功能，但是该技术在实施过程中，由于没有考虑到燃料在分解炉内燃烧是需要时间的，也就是说燃料从分解炉喷入后一般要经过数秒钟（燃料种类不同燃尽时间也不同）的燃烧才能燃尽，虽然三次风由一根脱氮风管分一部分三次风到分解炉的上部，但是燃料在进入分解炉后的一段空间里，由于燃料并不能在下部全部燃烧，所以分解炉下部仍然存在氧化气氛区，氮氧化合物不能在该区域内脱氮，造成该分解炉脱氮效果偏低。事实证明，这种分解炉技术很难满足氮氧化合物的排放要求。一种多进风式脱氮型分解炉，如图2所示，该分解炉C的下部与窑尾上升烟道相接，窑尾气体Kg由分解炉下部进入，燃料F由分解炉下锥部喷入，物料M由分解炉下部喂入，入炉三次风被分成分解炉的下部风Tg1、中部风Tg2和上部风Tg3，燃料燃烧后的气体Tgo由分解炉上部排出。燃料F喷入分解炉后，由于燃料燃尽时间比较长，在燃料通过分解炉由下至上的过程中是逐步燃烧的，为了保证分解炉内处于还原气氛，采用分步供风的方式，来满足燃料的逐步燃烧。每路进炉的三次风管上都装设有阀门，用以控制分解炉内各部位处于还原气氛。理论和实验研究表明，当燃料燃烧在空气过剩系数处于1.0以下时，由回转窑来的高NOx气体将被还原成N2，从而实现分解炉的脱氮功能。从氮氧化合物形成机理出发，新型脱氮型分解炉，该技术克服了现有技术无法保证和控制分解炉内的还原气氛，因而该专利技术的分解炉脱氮效果比较高，能满足目前水泥厂NOx减排的要求，该技术不仅投资少、运行成本低，而且运行效果比较好，是目前新型干法窑推广使用的首选技术。以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水泥厂NOx减排方法，其特征在于：控制水泥生产线中回转窑的操作条件：增加一次风速度和喷出量，减少一次风用量，增加二次风的温度。

【技术特征摘要】
1.一种水泥厂NOx减排方法，其特征在于：控制水泥生产线中回转窑的操作条件：增加一次风速度和喷出量，减少一次风用量，增加二次风的温度。2.如权利要求1所述水泥厂NOx减排方法，其特征在于：还包括采用选择性非催化还原...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖引家，
申请(专利权)人：廖引家，
类型：发明
国别省市：广西;45