水泥行業(yè)煙氣脫硝技術綜述及展望.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)煙氣脫硝技術綜述及展望尤振豐丁明方文倉解鵬洋(中國新型建材設計研究院)摘要:隨著經(jīng)濟的發(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、干法煙氣脫硝技術、濕法煙氣脫硝技術三類脫硝工藝技術的原理、研究現(xiàn)狀以及優(yōu)缺點進行了分析,以期為水泥行業(yè)煙氣脫硝提供一定的參考。關鍵詞: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準》、《軋鋼工業(yè)大氣污染物排放標準》、《煉鋼工業(yè)大氣污染物排放標準》、《煉鐵工業(yè)大氣污染物排放標準》、《鋼鐵燒結、球團工業(yè)大氣污染物排放標準》以及最新的《水泥工業(yè)大氣污染物排放標準(征求意見稿)》等均對工廠NO;的排放提出了嚴格的控制指標?;痣娦袠I(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2194萬噸,到2020年,我國氮氧化物排放總量將達到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)己成熟應用,但在國內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)能減排的重要任務之一,并出臺了相應的支持政策。

4、本文著重介紹下列幾類主要脫硝技術的原理、影響因素,并比較其優(yōu)缺點,以期能為水泥行業(yè)煙氣脫硝技術的深入研究和推廣提供一定的技術參考。1低氮燃燒技術低氮燃燒技術(10w—nitrogencombustiontech—nology)是指根據(jù)一定的燃燒學原理,通過改變工況條件,來抑制氮氧化物的生成或將生成的氮氧化物還原,以達到降低N0;排放的目的。目前主要的低氮燃燒技術有: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、煙氣再循環(huán)、低N0:燃燒器等。此類技術具有易改造、投資相對少的特點,但很難滿足較嚴格的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,是指燃燒反應在爐內總體過量空氣系數(shù)較低的工況下進行的一種技術。通常而言,采用該技術可以降低鍋爐No,排放量的15%~20%Es。1.2空氣分級燃燒技術目前國內外窯爐中采用較多的一種低氮燃燒技術是空氣分級燃燒技術(airstagedcombustiontech—nology)。該技術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,該技術也會導致鍋爐燃燒效率下降,同時還可能引起部分爐膛內的結渣或腐蝕。該技術在國內已在水泥脫硝應用,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(由江蘇科行集團總承包)采用該技術與選擇性非催化還原技術相組合的脫硝技術,脫硝效率可達到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期該技術也稱為再燃燒技術(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。即在再燃區(qū)的上面布置“火上風”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。通常采用該技術可使N0,的排放濃度降低約50%。上世紀八十年代首先由德國提出,隨即歐美和日本的學者也做了相關研究。目前該項技術已逐步實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。目前該技術在國內應用較少,國電熱工研究院在此方面做了相關研究,并在四川江油投入應用[7]。我國已將還原氮氧化物技術與燃料分級再燃技術列為“863”計劃項目,目前正由有關科研單位用超細煤粉作為再燃燃料進行機理試

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計)采用燃料分級燃燒技術[踟后,氮氧化物排放量降

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