干法水泥窑炉燃煤产生氮氧化物的处理方法技术

本发明专利技术公开了干法水泥窑炉燃煤产生氮氧化物的处理方法，属于氮氧化物的处理技术领域。本发明专利技术两种技术方案为：(1)在生料中加入还原剂，当回转窑中煤粉产生的气体进入到分解炉中与生料进行热交换时，还原剂将NOx还原成无害的N2等排出；还原剂为煤粉或活性炭。(2)在生料中加入还原剂和催化剂，当回转窑中煤粉产生的气体进入到分解炉中与生料进行热交换时，生料中的还原剂与NOx发生催化还原反应，生产无害的N2等排出。所述还原剂为煤粉，所述催化剂为V2O5、CuO、MnO2。本发明专利技术相比较传统的处理NOx的方法来说，更加的经济，便于操作，不用对水泥生产线做任何的更改，省去了对水泥生产尾气添加脱氮装置的过程。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于氮氧化物NOx的处理
，尤其涉及到处理新型干法水泥窑中由 于燃煤产生的NOx的处理方法，氮氧化物NOx包括一氧化氮N0，二氧化氮NO2和一氧化二氮 N2O 等。
技术介绍
一直以来我国水泥工业都以“天然资源和能源消耗量大、利用效率低，粉尘及有害 气体污染排放严重”等形象出现。相对而言，减排方面的研究和应用工作稍显滞后，对尾气 的关注主要集中在粉尘污染物排放方面，对尾气中气相有害污染物(例如C化物、S化物、N 化物之类的气体)的控制和减排研究没有给予足够的重视。图1是新型干法回转窑炉烧成系统示意图。水泥生产中熟料煅烧部分也就是烧成部分是水泥生产非常重要的一个环节，这部 分主要由预热器、分解炉、回转窑、篦冷机四部分组成。生料经过预热器预热，到分解炉分 解，气固分离后，已分解的生料入回转窑，此时料粉的分解率一般控制在90%左右。气体由 下向上，生料在分解炉中分解所需的热量一部分由入分解炉的煤粉提供，另一部分来自回 转窑窑尾烟室的气体，回转窑窑头处有喷煤机，会不断的往回转窑内喷入煤粉，煤粉剧烈燃 烧提供的热可使烧成带的煅烧温度达到1500°C左右，另一方面也会进入分解炉中提供生料 分解所需的热量，而回转窑的燃煤会产生大量的NOx。生料入回转窑。处理水泥窑炉燃煤产生的NOx的方法有(1)燃烧前的控制技术燃烧前的控制技术主要是燃料的脱氮，燃料脱氮技术至今尚未很好开发，有待于 今后继续研究。(2)燃烧中的控制技术燃烧中的控制技术主要包括分级燃烧、低氧燃烧，以及烟气再循环。分级燃烧技术——分级燃烧的基本原理是将煤粉燃烧过程分成两个阶段(主燃区 和燃烬区)进行.将燃烧用空气分两次喷入炉膛，减少煤粉燃烧区域的空气量，使煤粉进入 炉膛时就形成了一个富燃料区.第一阶段供给燃烧所需理论空气量的80%左右，燃料先在 缺氧的富燃料条件下燃烧，使燃烧速度和温度降低，因而抑制了热力型NOx的生成.同时， 燃烧生成的CO和NO进行还原反应，以及燃料N分解成中间产物(如NH，CN, HCN和NH3等) 相互作用或使NO还原分解，抑制了燃料型NOx的生成；第二阶段将燃烧用空气的剩余部分 以二次空气输入，成为富氧燃烧，此时空气量虽多，一些中间产物被氧化为N0，但因火焰温 度低，NOx生成量不大，因而总的NOx生成量是降低的。采用空气分级燃烧一般可使NOx排 放量降低30% 40%。低氧燃烧技术——这是一种优化装置燃烧，降低NOx生成量的简单方法，通过调整 控制入窑炉空气量，保持每只燃烧器喷口合适的风粉比，或将窑炉尾部的低烟气直接或与 二次风混合后送入炉膛，使煤粉燃烧尽可能在接近理论空气量条件下进行。一般来说，采用低氧量运行可降低NOx排放15% 20%，但当炉膛内氧浓度过低(如低于3%以下)时，会 造成烟气中CO浓度和飞灰含碳量的急剧升高，从而增加化学不完全燃烧和机械不完全燃 烧损失，燃烧经济性下降。此外低氧燃烧会使炉膛内某些区域呈现还原性气氛，从而降低煤 灰熔点引起炉膛水冷壁壁面结渣和高温腐蚀。因此，在设计窑炉时，应根据燃用煤质选取合 适的出口过量空气系数，运行中应及时调整燃烧配风，避免出现因降低NOx排放而导致其它 一些运行问题的发生。烟气再循环技术——烟气再循环是将尾部排烟中的一部分冷烟气(占总烟气量的 10%以上)送入燃烧器，或与燃烧用空气相混合后送入燃烧区，使得燃烧用空气中的浓度 下降，炉膛火焰温度降低而减少燃料型NO、热力型NO的生成量，一般能降低25% — 35%。 而烟气再循环法的脱NO的效果不仅与燃料种类有关，而且与再循环烟气量有关，当烟气再 循环倍率增加时NO减少，但进一步增大循环倍率，NO的排放将趋于一个定值，该值随燃料 含氮量增加而增大。但若循环倍率过大，炉温降低太多，会导致燃烧损失增加。因此，烟气 再循环率一般不超过30%。当燃用难着火煤种时，由于受炉温和燃烧稳定性降低的限制，烟 气再循环法不适用。国内外对燃烧方式的改进作了大量研究工作，开发了许多低NOx燃烧 技术和设备，并已在一些水泥炉窑上得到应用。根据燃烧过程中NOX的生成和破坏机理，燃 烧过程控制技术控制NOX排放主要基于如下的策略降低燃烧室内火焰的峰值温度；减少 燃烧器内过剩空气系数和减少着火区的氧浓度；加入NOx还原剂等。主要包括以下几类方 法低过剩空气系数(LEA)、空气分级燃烧(OFA)、烟气再循环(TOR)、燃料分级或者再燃烧 技术、低NOx燃烧器(LNBs)等。但由于一些低NOx燃烧技术和设备有时会降低燃烧效率，造成不完全燃烧损失增 加，设备规模随之增大，NOx的降低率也有限，所以目前低燃烧技术和设备尚未达到全面实 用的阶段，我国由于经济水平的制约，主要是通过发展低叫燃烧技术来降低NOx排放量；西 方发达国家主要采用烟气净化技术和低NOx燃烧技术联合控制NOx的排放量。(3)燃烧后的控制技术目前国内水泥窑炉最常用的是燃烧后的控制技术。燃烧后的控制技术主要是指烟 气脱销技术。按照反应体系的状态，脱硝技术大致可以分为湿法和干法。其中湿法包括水 吸收法、酸吸收法、碱液吸收法、氧化吸收法、络合吸收法以及生物净化法等。干法则包括 催化分解法、吸附还原法、电子束法、等离子体活化法、变温(变压)吸附法以及催化还原法 等。干法脱硝占主流地位.其原因是NOx与SO2相比缺乏化学活性，难以被水溶液吸收；NOx 经干法还原后成为无毒的N2和02，脱硝的副产品便于处理；湿法与干法相比，主要缺点是装 置复杂且庞大，副产品处理较难，电耗大。目前水泥窑炉窑尾烟气多采用催化还原法。催化 还原法可分为选择性非催化还原法(SNCR)和选择性催化还原法(SCR)两大类。SCR需要特 定的脱硝装置，其烟气脱硝原理为在催化剂作用下，向温度约280 420°C的烟气中喷入 氨，将NOx还原成N2和H2O,该法可以将废气中的NO排放浓度降至较低水平，国内外的研究 者把注意力集中在了 NOxW选择性催化还原上。此法在国外已得到广泛应用。SNCR的脱销 原理为在没有催化剂作用下，向900 1100°C炉膛中喷入还原剂，还原剂迅速热解并与烟 气中NOx反应生成N2。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种新型干法水泥生产的水泥窑炉中燃煤产生NOxW处理方 法，从而减少水泥窑炉NOx的排放量。本专利技术根据新型干法水泥生产的原理，采用的两种技术方案为(1) 一种是在生 料中加入还原剂，当回转窑中由于煤粉产生的气体(该气体中含有大量的NOx)进入到分 解炉中与生料进行热交换的时候，还原剂与NOx发生反应，将NOx还原成无害的N2等排出； 生料与还原剂的质量比为13. 8 0.5 13. 8 2，还原剂为煤粉或活性炭。(2) —种是在 生料中加入还原剂和催化剂，当回转窑中由于煤粉产生的气体(该气体中含有大量的NOx) 进入到分解炉中与生料进行热交换的时候，生料中的还原剂在催化剂的催化作用下与NOx 发生催化还原反应，将NOx还原成无害的N2等排出。生料与还原剂和催化剂的质量比为 13.8 0.5 0.5 13. 8 2 2，所述还原剂为煤粉，所述催化剂为V205、CuO、Μη02。水泥生产的生料、熟料、煤粉之间有一个比例1. 65t生料最后产生It孰料，It孰 料的产生需要本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种新型干法水泥生产的水泥窑炉中燃煤产生氮氧化物的处理方法，其特征在于，是在生料中加入还原剂，当回转窑中由于煤粉产生的含有Ｎｏｘ的气体进入到分解炉中与生料进行热交换的时候，还原剂与ＮＯｘ发生反应，将ＮＯｘ还原成无害的Ｎ２排出；生料与还原剂的质量比为１３．８∶０．５～１３．８∶２，还原剂为煤粉或活性炭。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：崔素萍，兰明章，王亚丽，叶文娟，李琛，陈晶，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：11