浅析水泥工业烟气脱硝技术研究进展

水泥工业氮氧化物排放是我国大气污染物的主要来源之一,随着国家及地方环保排放标准的不断提高,水泥工业烟气脱硝控制措施也需要不断提升。针对水泥工业氮氧化物产生特点,介绍了当前水泥工业低氮燃烧技术、选择性非催化还原技术、选择性催化还原技术、饱和蒸汽低氨脱硝技术、液态催化剂脱硝技术、分解炉外煤气化低氮燃烧技术等烟气脱硝技术,并对水泥工业烟气脱硝技术进行了分析展望。     

采用煤粉分级燃烧技术降低NO_x浓度的实践

分解炉煤粉分级燃烧技术是一项无需增加运行成本的脱硝技术,通过设计上的不断优化、操作上的精心配合,能够在不影响产量、质量的情况下,有效降低系统氮氧化物排放总量。华润水泥的生产实践证明,分解炉煤粉分级燃烧技术总体脱硝效率可达40%~50%,分解炉作分级燃烧改造后窑系统生产运行稳定,对熟料产质量不会造成影响。     

稻壳灰渣的特性及对氮氧化物还原性研究

稻壳灰通过焚烧稻壳得到,具有较大的比表面积、较多的孔和较高的碳含量,可作为碳源还原氮氧化物.本论文采用X射线荧光分析仪、高速比表面积和孔结构分析仪、扫描电镜分析稻壳灰的化学成分、微观结构和组成、比表面积等物理化学特性,并探究了稻壳灰对水泥窑炉烟气中氮氧化物的还原转化效率.结果表明,稻壳灰渣有更多大而浅的孔,内部呈类蜂窝状结构,有利于吸附氮氧化物气体.稻壳灰中含有大量的碳,可以作为固体还原剂,有效还原水泥窑炉烟气中的氮氧化物,在850℃时脱硝效率可达到60％以上,较佳的脱硝反应温度为850℃左右,一定浓度的CO对C-NO还原过程有贡献,氧浓度为0.5％时有较高的CO生成量,其脱硝效率也较高.稻壳灰的化学成分与水泥原料相似,可以将一定比例稻壳灰均匀加入水泥生料中,在水泥分解炉中进行氮氧化物的还原,减少污染气体的排放.     

新型干法水泥生产线氮氧化物排放的影响因素

通过对7条水泥生产线窑尾烟气成分的测试分析，探讨CO浓度、炉型、喷枪位置等因素对脱硝效率的影响。结果表明：窑尾烟室CO浓度与氮氧化物（NOx）浓度密切相关，CO浓度越高，烟气中NOx浓度越低，反之亦然；分解炉炉型对NOx排放有较大影响，单从NOx减排角度来看，旁置预燃室炉和流化床炉型有利于还原窑尾烟气中的NOx；选择性非催化还原脱硝（SNCR）系统喷枪安装在C5旋风筒入口或C5出口位置有利于脱硝效率的提升；分级燃烧名义脱硝效率在11.0%~46.3%之间，SNCR名义脱硝效率在75.9%~92.2%之间，综合名义脱硝效率在77.4%~93.1%之间。     

水泥窑烟气脱硝烧成系统的改造

介绍了水泥窑烟气脱硝窑头和窑尾烧成系统改造的技术原理和改造方案,探讨采用窑头低氮煤粉燃烧技术可实现降低回转窑内热力型NOx产生量,采用窑尾分解炉还原燃烧控制技术可实现将回转窑内产生的热力型NOx还原,大大降低了整个系统NOx产生量。实践表明,窑头低氮煤粉燃烧技术和分解炉高强还原燃烧控制技术可实现脱硝效率60%以上,大大减少NOx排放总量,降低了氨水用量和脱硝成本。     

水泥窑烟气脱硝烧成系统的改造

介绍了水泥窑烟气脱硝窑头和窑尾烧成系统改造的技术原理和改造方案,探讨采用窑头低氮煤粉燃烧技术可实现降低回转窑内热力型NOx产生量,采用窑尾分解炉还原燃烧控制技术可实现将回转窑内产生的热力型NOx还原,大大降低了整个系统NOx产生量。实践表明,窑头低氮煤粉燃烧技术和分解炉高强还原燃烧控制技术可实现脱硝效率60%以上,大大减少NOx排放总量,降低了氨水用量和脱硝成本。     

提高还原燃烧水平 降低脱硝氨水消耗※

随着新的大气污染物排放标准的实施,水泥工业面临氮氧化物减排的巨大压力。分析了氮氧化物的形成机理及低氮燃烧技术、氨水脱销技术的利弊,介绍了水泥窑系统氮氧化物生成控制的基本思路,并以RSP分解炉为例,通过合理规划设计分解炉的燃烧空间,提出了水泥窑炉低氮还原煅烧的改造原则,从而实现减少氨水使用,降低氮氧化物排放的目的。     

浅论水泥窑烟气降氮脱硝技术

结合预分解窑水泥熟料生产线的工艺特点和NOx的排放现状以及《水泥企业污染物排放标准》要求,水泥企业要么从煅烧工艺出发减少NOx的产生或还原NOx,要么外设装置还原NOx。老线改造的脱硝方案为分级燃烧+SNCR法或者ERD高效再燃脱硝技术,此两种方法脱硝效率应该不低于70%。从理论上讲,新建生产线选用任何方案都是可行的,可以采用先进的设计工艺(如采用两级分解预烧工艺和高固气比悬浮预热分解技术)、先进的脱硝设备(如采用低氮燃烧器和采用低氮分解炉)以及多种脱硝方法(如采用分级燃烧、RTO-SCR法、SNCR+OA法和SNCR+SCR法等)等相结合,使氮氧化物达标排放。     

离线型预分解窑脱硝技改分析

广西鱼峰集团水泥股份有限公司水泥生产线2线为3 200 t/d预热预分解窑,配置预热器为离线型双系列四级旋风筒,分解炉为SLC型分解炉。在实施脱硝技术前,氮氧化物平均在850 mg/m3左右。改造后可以实现氮氧化物排放按国家要求控制,但成本较高。究其原因,一是还原剂喷入点不合理,二是喷射系统有待优化。     

陕西耀县水泥厂DD型分解炉反求研究

1 引言 耀县水泥厂5~＃窑设计产量为2000t/d,为我国“七五”重点建设工程,其回转窑规格为φ4×60m,窑尾带有从日本引进的双系列五级悬浮预热器和DD型分解炉,于1991年底建成投产。 DD型分解炉是以高效与环境保护为出发点设计开发的一种分解炉(图1)。炉内设置了脱硝燃烧喷嘴,使分解炉内形成还原气氛,以达到还原NOx有害气体的目的,从而降低排出废气中NOx含量。     

低氮燃烧的出发点是水泥窑炉还原气氛的控制

从NOx的形成机理和氨水脱硝技术的利弊出发,明确提出了水泥窑系统无论是分级燃烧还是再燃脱硝所代表的低氮燃烧,实质都是水泥窑炉还原气氛的控制。本文结合目前我国水泥预分解窑炉中基本结构的优势和不足,提出水泥回转窑和分解炉通过合理规划和设计燃烧空间,控制水泥窑炉特定区域的氧化或还原气氛,通过优化低氮燃烧,大幅度降低烟气中NOx的含量,从而减少直至不使用氨水,实现烟气NOx的达标排放。     

针对水泥窑已投产SNCR系统不稳定的窑况 调整策略

以标产5000 t/d的新型干法熟料生产线SNCR脱硝系统为例,调整其喷射点工况来改善其运行状态。结果表明:水泥窑脱硝系统的喷射点窗口环境需满足氧含量不低于1.5%的条件,氧含量太低会造成煤不完全燃烧,产生大量的CO,影响氨水的还原反应;对于NO x本底值较高同时分解炉CO浓度较低的水泥窑,可以通过增加尾煤,并适当减少三次风的方式增加分解炉CO的浓度,形成还原气氛,能够一定程度抑制NO x的生成;对于分解炉O2含量较低、CO浓度较高的水泥窑,可以通过适当减少尾煤、增加三次风,同时可以辅助增加窑尾高温风机拉风的方式增加分解炉的氧含量,并降低CO浓度,从而改善脱硝系统的运行环境。     

烧成系统氮氧化物超低排放改造实践

以“前端控制氮氧化物产生量”为主的技术路线对烧成系统进行改造:将原双路三次风管改为单路侧旋进风并上移入分解炉位置;拆除原分解炉燃烧器,在锥体缩口上方布置两套无外风节能型强旋流燃烧装置;改进下料方式;重新布置窑尾煤粉输送管道和加长、加粗原鹅颈管。改造后,配合SNCR脱硝系统优化工艺参数,加强工艺管控,实现氮氧化物排放小于50mg/m³,氨水用量由吨熟料5.94kg降至2.85 kg.     

水泥窑烟气脱硝系统的实践

介绍了水泥窑头和窑尾烧成系统烟气脱硝的技术原理和方案。在窑头采用了一次风量<6%的低氮煤粉燃烧控制技术,在窑尾分解炉采用高强还原燃烧控制技术,以降低回转窑内热力型NOx生成量。在3000t/d水泥熟料生产线带规格φ6.1m×31mTDF分解炉实际使用显示,采用该技术方案可实现脱硝效率60%以上,降低了氨水用量和脱硝成本。     

低温脱硝催化剂在火电厂锅炉启动期间的中试应用

高温选择性催化还原(SCR)脱硝装置在燃煤发电机组点火初期无法使用(烟气温度较低),导致烟气中氮氧化物一段时间内大幅超标排放。依托石河子天富南热电有限公司125 MW机组建立的低温脱硝侧线实验平台(1 000 m3·h-1),探讨浸渍法制备的Mn-Ce/Al2O3低温脱硝催化剂在机组点炉期间的处理效率和影响因素。结果表明,Mn-Ce/Al_2O_3低温脱硝催化剂表面具有丰富的介孔结构,且主要以Ce4+和高价态的Mn存在,有助于提高催化剂的低温活性。在现有高温SCR脱硝装置运行正常前,低温脱硝催化剂在烟气温度100℃时可维持约70%的脱硝率,处理后烟气中的氮氧化物基本达到现有排放标准;在本次点炉期间(4 h),低温脱硝催化剂的使用可减少约700 kg氮氧化物的排放。烟气湿度对低温脱硝催化剂效率的影响较大;考虑到点炉期间烟气参数的实际情况(湿度较低),Mn-Ce/Al_2O_3低温脱硝催化剂在解决点炉期间氮氧化物超标排放时具有较大的潜力。     

在线型梯度燃烧分解炉及其配套燃烧器的开发与应用

梯度燃烧技术通过多级调控分解炉进风、喂料、喷煤方式,将分解炉炉膛空间进行功能分区,建立“强贫氧还原区—弱贫氧还原区—燃烬区”的燃烧气氛环境,从而实现NOx源头减排。本文开发了在线型梯度燃烧分解炉及配套旋流分散燃烧器,可将强还原区停留时间增加至2.5～3.0s,提升了自脱硝效果。该技术在滕州东郭生产线应用后,自脱硝效率>70%,分解炉出口稳定控制NOX≤260mg/Nm³,窑尾NOx排放浓度30～50mg/Nm³,熟料氨水用量<2.5kg/t,实现了水泥窑烟气NOx的低成本超低排放。     

TSD分解炉烧成系统氮氧化物超低排放改造实践

通过增加TSD分解炉燃烧器的数量，并改变其布置形式，以及改造C4下料管，经过适当的生产调试及强化系统工艺管理，可以实现氮氧化物的超低排放，由原来的260 mg/Nm3降低到100 mg/Nm3以下，SNCR还原脱硝氨水用量由原来的1.1 t/h降低到0.6 t/h，改造效果明显。     

蒸汽转化炉烟气脱硝装置的应用

烟气脱硝技术是一项应用于含有多氮氧化物和硫氧化物的烟气净化工业技术。介绍了烟气脱硝装置应用于蒸汽转化炉烟气脱硝的设计、安装及运行情况,为蒸汽转化炉烟气净化的设计、改造和使用管理提供了借鉴经验。     

5500t/d生产线脱硝风管的调试分析

脱硝风管采用分风分级燃烧在分解炉主燃区创造出还原区,从而达到脱硝效果,其运行无成本,是我公司多年来研究的脱硝技术路线。本文介绍了脱硝风管的工作机理,通过理论计算、热工测试、操作调试,解决了5500t/d生产线脱硝风管运行时出现的问题,降低了喷氨量,达到了50%以上的脱硝率,调试过程及数据为分级燃烧的研究和调试提供了思路。     

宿州海螺水泥窑NOx超低排放工业实践探究

为进一步降低水泥窑NOx排放量,选择宿州海螺2号窑作为工业实践探究对象。通过优化煤质、调整氨水喷枪类型及位置、优化操作的方式,最终将NOx排放浓度控制在100 mg/m^3以内,熟料生产成本上升1.06元/吨。实践证明:燃煤中氮含量低,系统产生的NOx会显著减少;改善喷枪雾化效果、优化喷枪位置脱硝效果得到明显提高;对分解炉上下部分煤比例进行调整,增大分解炉锥部用煤量,可使分解炉锥部形成还原区。