水泥厂选择性非催化还原NOx环境负荷评价与控制方法属于水泥生产环境安全技术领域，其特征在于，对于实施选择性非催化还原SNCR技术减排氮氧化物NOx时带来的额外影响，包括气体污染物NH3、CO、SO2和煤耗增高等因素，根据设定的环境影响量化指标体系和脱硝效率量化指标体系进行多因素、多层次、多目标的在线监测及效果评价，以便在减排NOx的同时稳定水泥生产、降低整体环境负荷和推进水泥行业的绿色化进程。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水泥生产环境安全
，具体涉及。
技术介绍
本专利技术公开了，属于水泥生产环境安全
NOx (氮氧化物)是NO (—氧化氮)和NO2 ( 二氧化氮)的总合，是常见的大气污染物，对环境的损害作用极大，NOx与CO、VOC等物质经过光化学反应生成O3等二次污染物，诱发城市光化学烟雾，进而对环境造成更大的污染，刺激人体肺部，引起较难抵抗感冒之类的呼吸系统疾病的因素。根据2007年进行第一次全国污染源普查的资料，水泥生产过程中产生的NOx，其中NO占90% 95%，新型干法水泥窑NOx平均排放系数为1100mg/Nm3。2010年我国水泥产量已经超过18亿吨，水泥熟料产量12亿吨左右，根据调研数据NOx平均排放系1100mg/Nm3、每吨熟料约产生1.8kg NOx0其中，2010年水泥行业排放NOx约220万吨，占2010年全国NOx排放量的十分之一，2011年排放增加到384.3万吨NOx。目前我国水泥产量位居世界第一，水泥行业是我国电力、汽车尾气之后的第三大NOx排放源，因此对水泥窑炉的NOx进行减量处理，具有重要的意义。对于水泥工业而言，我国现行的《水泥工业大气污染物排放标准》规定NOx排放限值仍为800mg/Nm3。但是,较多省市已经规定了更加严格的NOx排放限值,有的低至200mg/Nm3。随着时代的发展，水泥行业的NOx排放标准会日益严格，并将随着国家对NOx排放控制力度的不断加大和脱硝技术的发展而愈加严格。如今，在经济、社会持续发展的大背景下，我国的大型水泥企业已经由监管部门强制实施环境保护措施而发展为将水泥工业发展定位在与自然环境协调共融的绿色产业。环境友好是水泥发展进入生态型阶段的重要特征，而对于应用一种新的降低污染排放的技术，评价其是否以“在保证水泥稳定生产的基础上减排氮氧化物，不能带来过多其他额外的资源、能源消耗和污染物排放”为原则，如何根据环境负荷的评价结果和水泥生产各个流程的实际情况来控制改进这种脱硝技术，方法涉及到水泥产品、流程、工序、设备等多层次，包括资源消耗、能源消耗、环境污染、生产管理与质量控制等多个因素，因此需要建立涵盖上述多层次、多因素指标体系的水泥生产环境负荷定量分析和评价的新方法，指导水泥工业向生态型发展。选择性非催化还原(SNCR)技术是对烟气中的NOx进行末端处理的技术，即通过向窑炉中喷入还原剂(氨、尿素等)，在有氧气的条件下，氨选择性地与烟气中的NOx发生化学反应，生成无害的氮气和水，使NOx得到还原。NOx的削减量在10% 75%之间。假定原NOx排放量为1.6kg/t熟料，假如NOx的削减量在40%，则NOx减排放量为0.64kg/t熟料。消除原理的化学反应如下:NO 的脱除(NO 占产生的 N0x90%-95%):4N0+4NH3+02 — 4N2+6H20 (式 I )6N0+4NH3 — 5N2+6H20(式 II) NO2 的脱除(NO2 占产生的 N0x5%-10%):2N02+4NH3+02 — 3N2+6H20 (式 III)6N02+8NH3 — 7N2+12H20 (式 IV)已经有文献及专利涉及水泥生产过程中的低NOx控制技术。但是，这些文献和专利仅着眼于在水泥生产过程中如何通过控制燃烧的方法和技术来减排NOx，没有从水泥生产周期的角度来对水泥生产过程产生的NOx控制技术进行整体研究，没有考虑到由于实施NOx控制技术而给水泥生产带来的其他额外影响，例如其他气体污染物NH3、CO、SO2等的排放和煤耗的增高。本专利技术具有数据采集基本功能，还具有生产工序间的能量流分析、能量流时间序列分析和节能减排潜力分析等扩展功能，从水泥生产时应用SNCR技术时减排氮氧化物而减少的综合环境负荷角度出发，考虑到由于实施NOx控制技术而给水泥生产带来的其他额外影响，包括气 体污染物NH3、CO、SO2等的排放和煤耗的增高因素，辨识水泥生产各个流程的环境热点并对水泥生产进行控制调整，解决了水泥生产流程中多因素、多层次、多目标环境负荷辨识难题，为水泥行业、企业进行环境负荷管理、节能减排潜力分析和效果评价，提供了科学实用的方法，可以指导水泥厂进行氮氧化物减排、降低整体环境负荷和稳定生产的工作。
技术实现思路
本专利技术旨在以“在保证水泥稳定生产的基础上应用SNCR技术有效减排氮氧化物时，不能带来过多其他额外的资源、能源消耗和污染物排放”为原则，来辨识水泥行业减排氮氧化物降低环境负荷行为，具有数据采集的基本功能，还具有生产工序间的能量流分析，从水泥生产时应用SNCR技术时减排氮氧化物而减少的综合环境负荷角度出发，考虑到由于实施NOx控制技术而给水泥生产带来的其他额外影响，包括气体污染物NH3、CO、SO2等的排放和煤耗的增高因素，能够辨识水泥生产流程的环境热点，并对水泥生产进行控制调整，解决水泥生产应用SNCR技术时如何进行多因素、多层次、多目标环境负荷辨识的难题，为水泥行业、企业进行环境负荷管理、节能减排潜力分析和效果评价，提供了科学实用的方法，可以指导水泥厂进行氮氧化物减排、降低整体环境负荷和稳定生产的工作。据此有效地指导并推进水泥行业的绿色化进程，帮助企业制定有效的降低产品环境负荷的措施，并向政府相关部门提供产品和原材料的资源与环境的精确信息，为进入环境友好型社会提供有力支持，符合发展循环经济、建设节约型社会的要求。需要说明的是，在实际工业生产中，减排氮氧化物常称之为脱硝，本专利技术“脱硝”和“减排氮氧化物”两个术语通用。本专利技术的特征在于，是在一个包括中央控制计算机在内的水泥厂选择性非催化还原SNCR技术减排NOx的环境负荷评价与计算机在线控制系统中，依次按照以下步骤实现的:步骤(I)、构建一个受所述中控计算机控制的水泥厂选择性非催化还原SNCR技术减排NOx的环境负荷评价与与计算机在线控制系统，其中包括在水泥厂区域内建立及装备下述计量化的存储单元:专用氨水储罐、纯净水储罐、压缩空气储罐，此外，还设有包括备用氨水储罐，以及辅助设施及装备:喷枪、卸氨装置、排空阀、柔性软管及接口、连接各脱硝模块的管道、防雷棚和防雷设施及装备，并给运输氨水的罐车、消防设施、消防水罐预留出作业空间，其中:专用氨水储罐，存储用以还原NOx的氨水NH3.H2O,纯净水储罐，存储用以清洗脱硝设备和需要时稀释氨水的纯净水，压缩空气储罐，存储用以实施脱硝作业的压缩空气，按照国际惯例，水泥厂有化学分析实验室运用国家标准“煤的工业分析”对本每一批次的煤测量其收到基低位发热量，在分解炉的喷煤管处安装用以测定分解炉耗煤量Mcoal (C)的流量计，单位以“kgce/t Cl”计，即“千克标准煤/吨熟料”，在回转窑的喷煤管处安装用以测定回转窑煤耗量Mcoal (k)的流量计，单位为“kgce/t Cl”，即“千克标准煤/吨熟料”，中控计算机初始化，设定以下参数:其中，利用喷枪向分解炉内喷氨标志开始实施SNCR技术，1:表示由中控计算机实施监测的当个自然月的第i天,共记录η次,η在数值上等于当个自然月的天数，n e {28,30,31},D1:第i天实施SNCR技术的小时数，即当天内累计的脱硝作业时间，n (Di):第 i 天平均脱硝作业率，Π (Di)=Di/24，阈值 η (Di)m本文档来自技高网...
【技术保护点】
水泥厂选择性非催化还原NOx环境负荷评价与控制方法，其特征在于，是在一个包括中央控制计算机在内的水泥厂选择性非催化还原SNCR技术减排NOx的环境负荷评价与计算机在线控制系统中，依次按照以下步骤实现的：步骤（1）、构建一个受所述中控计算机控制的水泥厂选择性非催化还原SNCR技术减排NOx的环境负荷评价与与计算机在线控制系统，其中包括在水泥厂区域内建立及装备下述计量化的存储单元：专用氨水储罐、纯净水储罐、压缩空气储罐，此外，还设有包括备用氨水储罐，以及辅助设施及装备：喷枪、卸氨装置、排空阀、柔性软管及接口、连接各脱硝模块的管道、防雷棚和防雷设施及装备，并给运输氨水的罐车、消防设施、消防水罐预留出作业空间，其中：专用氨水储罐，存储用以还原NOx的氨水NH3·H2O，纯净水储罐，存储用以清洗脱硝设备和需要时稀释氨水的纯净水，压缩空气储罐，存储用以实施脱硝作业的压缩空气，在分解炉的喷煤管处安装用以测定分解炉耗煤量Mcoal(c)的流量计，单位以“kgce/t?cl”计，即“千克标准煤/吨熟料”，在回转窑的喷煤管处安装用以测定回转窑煤耗量Mcoal(k)的流量计，单位为“kgce/t?cl”，即“千克标准煤/吨熟料”，其中，利用喷枪向分解炉内喷氨标志开始实施SNCR技术，中控计算机初始化，设定以下参数：i：表示由中控计算机实施监测的当个自然月的第i天，共记录n次，n在数值上等于当个自然月的天数，n∈{28，30，31}，Di：第i天实施SNCR技术的小时数，即当天内累计的脱硝作业时间，η(Di)：第i天平均脱硝作业率，η(Di)=Di/24，阈值η(Di)min≥45%，∑Di：表示第m个自然月的Di的加和值，即表示当个自然月累计的当月脱硝作业时间，m表示月序号，m=1,2,…,12，η(∑Di)表示SNCR技术实施月的小时平均脱硝作业率，η(∑Di)=∑Di/(24n)，阈值η(∑Di)min≥40%，∑(∑Di)m：m个∑Di的加和值，表示本自然年累计的脱硝作业时间，η(∑(∑Di)m)表示SNCR技术实施的年平均脱硝作业率，η(Σm=112(ΣDi)m)=[Σm=112(ΣDi)m]/(24mn),阈值η(Σm=112(ΣDi)m)min≥35%,所述分解炉和回转窑的煤耗比ρ的范围是：1.5－10%≤ρ≤1.5＋10%，最佳为ρ=1.5，ρ=Mcoal(c)Mcoal(k)分解炉的温度Tcalciner的范围为：850℃≤Tcalciner≤1050℃；步骤（2）、各种所述储存单元都设有用以计量消耗量的流量计量装置，设定：氨水库存量、纯净水储罐和压缩空气储罐的实时容量的下限分别为其库容量的30%，所述中控计算机依次按以下步骤控制氨水库存量、纯净水存量和压缩空气存量：当SNCR技术实施后，在氨水消耗量MNH3·H2O大于或等于70%S’NH3·H2O时，发出补充氨水库存的指令，S’NH3·H2O为氨水储罐的氨水最大容量，当SNCR技术实施后，在纯净水消耗量MH2O大于或等于70%S’H2O时，发出补充纯净水库存的指令，S’H2O为纯净水罐的纯净水最大容量，当SNCR技术实施后，在压缩空气消耗量MAir大于或等于70%S’AIR时，发出补充压缩空气库存的指令，S’AIR为压缩空气罐的压缩空气最大容量，建立溯源制度来追踪实施SNCR技术的所用原料质量，（3）、在中控计算机中设立下述环境影响量化指标集合{MNH3·H2O、MH2O、MAir、Mcoal(c)、Mcoal(k)、ESNCR、TCAIR、TCH2O、TCNH3·H2O、M0SO2、M?SO2、M0CO、MCO、MSlip1、MSlip2、MSlip3、M1NOx}：Mcoal(c)：分解炉的煤耗，要求Mcoal(c)≤72kgce/t?cl，Mcoal(k)：回转窑的煤耗，要求Mcoal(k)≤50kgce/t?cl，ESNCR：实施SNCR技术所用的额外电耗，要求ESNCR≤10kWh/t?cl，TCNH3·H2O：特制运输氨水的卡车运送距离，要求TCNH3·H2O≤100km，TCH2O：运输纯净水的卡车运送距离，要求TCH2O≤80km，TCAIR：运输压缩空气的卡车运送距离，要求TCAIR≤80km，M0SO2：每次实施SNCR技术前，用气体成分测试仪测得的悬浮预热器C1出口处的SO2排放量，要求M0SO2≤30mg?SO2/Nm3，M0CO：每次开始...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：崔素萍，李琛，孟宪策，王宏涛，聂祚仁，龚先政，刘宇，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
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