水泥行業(yè)煙氣脫硝技術(shù)綜述及展望.pdf

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1、廣東建材2013年第5期節(jié)能環(huán)保水泥行業(yè)煙氣脫硝技術(shù)綜述及展望尤振豐丁明方文倉解鵬洋(中國新型建材設(shè)計研究院)摘要:隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,水泥行業(yè)排放的氮氧化物(N0。)日益增多,對環(huán)境的污染日益嚴(yán)重,迫切需要治理。本文綜述了水泥行業(yè)氮氧化物污染的現(xiàn)狀,對低氮燃燒技術(shù)、干法煙氣脫硝技術(shù)、濕法煙氣脫硝技術(shù)三類脫硝工藝技術(shù)的原理、研究現(xiàn)狀以及優(yōu)缺點進(jìn)行了分析,以期為水泥行業(yè)煙氣脫硝提供一定的參考。關(guān)鍵詞:脫硝;No,;水泥行業(yè)氮氧化物(NO,)是主要的大氣污染物之一,是多種氮的氧化物的總稱,其中絕大部分為No和No。。我國N0,排放的來源主要是化石燃料

2、,尤其是煤的燃燒。氮氧化物的排放會給自然環(huán)境和人類自身帶來嚴(yán)重的危害,包括對人體的致毒作用、對植物的損害作用、形成酸雨和光化學(xué)煙霧、破壞臭氧層等[1】。為了減少N0;的排放,2012年開始實施的《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》、《軋鋼工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》、《煉鋼工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》、《煉鐵工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》、《鋼鐵燒結(jié)、球團(tuán)工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》以及最新的《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)(征求意見稿)》等均對工廠NO;的排放提出了嚴(yán)格的控制指標(biāo)。火電行業(yè)的脫硫、脫硝處理走在了各行業(yè)的前列;鋼鐵、水泥行業(yè)的煙氣脫硫已經(jīng)廣泛開展,煙氣脫硝

3、將是‘‘十二五”期間減排工作的重點,水泥行業(yè)NO,減排熱潮必將到來。隨著能源消費總量的增加,我國氮氧化物排放量迅速增長。2000年,氮氧化物總排放量為1177萬噸[2],2012年已達(dá)2194萬噸,到2020年,我國氮氧化物排放總量將達(dá)到2900萬噸[引,超過美國成為氮氧化物排放量世界第一的國家。我國水泥行業(yè)氮氧化物的排放占總排放量的10%左右,是我國第三大氮氧化物排放源。煙氣脫硝在電力行業(yè)己成熟應(yīng)用,但在國內(nèi)實施煙氣脫硝的水泥企業(yè)還不普遍。2012年開始,水泥行業(yè)開展煙氣脫硝治理已成為各級政府節(jié)能減排的重要任務(wù)之一,并出臺了相應(yīng)的支持政策。

4、本文著重介紹下列幾類主要脫硝技術(shù)的原理、影響因素,并比較其優(yōu)缺點,以期能為水泥行業(yè)煙氣脫硝技術(shù)的深入研究和推廣提供一定的技術(shù)參考。1低氮燃燒技術(shù)低氮燃燒技術(shù)(10w—nitrogencombustiontech—nology)是指根據(jù)一定的燃燒學(xué)原理,通過改變工況條件,來抑制氮氧化物的生成或?qū)⑸傻牡趸镞€原,以達(dá)到降低N0;排放的目的。目前主要的低氮燃燒技術(shù)有:低過量空氣系數(shù)燃燒、空氣分級燃燒、燃料分級燃燒、濃淡燃燒技術(shù)、煙氣再循環(huán)、低N0:燃燒器等。此類技術(shù)具有易改造、投資相對少的特點,但很難滿足較嚴(yán)格的N0,控制要求[4】。1.1低過

5、量空氣系數(shù)燃燒低過量空氣系數(shù)燃燒(10wexcessairratiocombustion)也叫低氧燃燒技術(shù),是指燃燒反應(yīng)在爐內(nèi)總體過量空氣系數(shù)較低的工況下進(jìn)行的一種技術(shù)。通常而言,采用該技術(shù)可以降低鍋爐No,排放量的15%~20%Es。1.2空氣分級燃燒技術(shù)目前國內(nèi)外窯爐中采用較多的一種低氮燃燒技術(shù)是空氣分級燃燒技術(shù)(airstagedcombustiontech—nology)。該技術(shù)的基本原理是將燃燒過程分成兩階段。將所需的空氣分成兩級送入,一級所用的過量空氣系數(shù),對氣體燃料而言約為0.7,燒油時約為0.8,燒煤時為0.8~0.9,其余的

6、空氣在燃燒器附近合適位置送入,使燃燒分兩級完成[6]。該方法可降低氮氧化物生成量15%~30%。但是,該技術(shù)也會導(dǎo)致鍋爐燃燒效率下降,同時還可能引起部分爐膛內(nèi)的結(jié)渣或腐蝕。該技術(shù)在國內(nèi)已在水泥脫硝應(yīng)用,2012年云南省首個水泥窯脫硝工程——昆鋼嘉華水泥建材有限公司4000t/d新型干法水泥生產(chǎn)線煙氣脫硝項目(由江蘇科行集團(tuán)總承包)采用該技術(shù)與選擇性非催化還原技術(shù)相組合的脫硝技術(shù),脫硝效率可達(dá)到50%以上。1.3燃料分級燃燒一29—節(jié)能環(huán)保廣東建材2013年第5期該技術(shù)也稱為再燃燒技術(shù)(reburningtechnolo—gy),煤粉在燃燒中已

7、生成的N0遇到烴根和未完全燃燒產(chǎn)物時,會發(fā)生NO的還原反應(yīng)。即在再燃區(qū)的上面布置“火上風(fēng)”噴口,形成第三級燃燒區(qū)(燃盡區(qū)),來保證再燃區(qū)中生成的未完全燃燒產(chǎn)物(co、H:、C和C,,∞的充分燃盡。通常采用該技術(shù)可使N0,的排放濃度降低約50%。上世紀(jì)八十年代首先由德國提出,隨即歐美和日本的學(xué)者也做了相關(guān)研究。目前該項技術(shù)已逐步實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。目前該技術(shù)在國內(nèi)應(yīng)用較少,國電熱工研究院在此方面做了相關(guān)研究,并在四川江油投入應(yīng)用[7]。我國已將還原氮氧化物技術(shù)與燃料分級再燃技術(shù)列為“863”計劃項目,目前正由有關(guān)科研單位用超細(xì)煤粉作為再燃燃料進(jìn)行機理試

8、驗和中間試驗等方面的研究工作。廣東華潤水泥(封開)日產(chǎn)4500噸新型干法水泥生產(chǎn)線(由中國中材國際工程股份有限公司設(shè)計)采用燃料分級燃燒技術(shù)[踟后,氮氧化物排放量降

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