新型干法水泥生产气态污染物产排放量核算研究

2010年我国水泥产量达18.8亿t;约占世界水泥总产量的60％.生产水泥的过程中会产生大量的颗粒物和气态污染物,虽然通过改进生产工艺和对污染物治理,因其产量巨大,水泥行业仍是大气的重污染行业.气态污染物是物料烘干和熟料烧成时,由于燃料燃烧及生料化学反应产生的.《水泥工业大气污染物排放标准》(GB4915-2004)限制水泥生产排放的气态污染物有二氧化硫、氮氧化物(以N02计)、氟化物(以总氟计);水泥窑焚烧危险废物时,其它气态污染物的排放还应执行GB 18484《危险废物焚烧污染控制标准》规定的排放限值,但二恶英排放浓度最高不得超过0.1ng TEQ/m3.C02虽然不在上述标准的控制之列;因其温室效应引起的气候变化而被社会所关注,水泥生产中煤粉的燃烧和生料中碳酸盐成分的分解;都会产生大量CO2,水泥行业已成为减排CO2的重点目标.     

我国典型水泥窑炉熟料烧成煤耗分析

水泥工业是能源、资源消耗密集型工业,是CO2排放的重点行业之一。根据世界可持续发展工商理事会水泥可持续发展倡议(WBCSDCSI)CO2统计方法计算表明,单位水泥熟料CO2排放总量一般为0.83吨。其中,原料碳酸盐分解CO2排放占63%,燃料燃烧CO2排放占30%,电力消耗CO2排放占7%。熟     

分解炉中气体成分分布的数值模拟

对水泥生产中广泛使用双喷腾分解炉系统进行了3D数值模拟研究,深入研究和分析了分解炉中气体成分来源对煤粉燃尽率和碳酸钙分解率之间的影响关系.在前人研究的基础上运用适用于工业研究的碳酸钙分解模型,数值模拟求解了煤粉总体燃尽率和碳酸钙总体分解率.提出了一种预测分解炉内不同来源气体成分分布的方法,为工业研究分解炉中煤粉燃烧和碳酸钙分解问题提供了理论依据.     

双喷腾分解炉中燃烧和分解耦合数值的模拟

对水泥生产中广泛使用的双喷腾分解(dual combustion and denitration process,DD)炉系统进行了3维数值模拟研究。研究和分析了分解炉中煤粉燃烧和碳酸钙分解之间的质量和能量的耦合问题。在前人研究的基础上运用适用于工业研究的碳酸钙分解模型,对其传热传质过程进行了深入研究,为工业研究分解炉中煤粉燃烧和碳酸钙分解之间的耦合问题提供了理论依据。     

分级燃烧技术在分解炉降NOx中的数值模拟研究

为分析现有水泥分解炉结构存在的问题,利用Fluent软件对分解炉的初始结构进行模拟计算,分析分解炉内流场、温度场、碳酸钙分解、NOx生成以及CO对NOx浓度的影响,发现炉内没有形成稳定有效的CO高浓度区,来使窑尾排入废气中带入的NO通过,对废气带入分解炉的NO浓度影响很小。模拟结果为后续对分解炉的进一步研究计算提供理论依据,以及为分解炉组织燃烧和降低NOx排放提供参考。     

5 000 t/d线DD型分解炉燃料燃烧组份 浓度场的数值模拟

分解炉是水泥窑外预分解技术的核心设备之一,承担着煤粉燃烧、碳酸盐分解等多种复杂的化学反应。本文对国内某厂5000t/d水泥熟料生产线的DD型分解炉内煤粉的燃烧进行了数值模拟,得到了分解炉内煤粉燃烧过程中挥发分、O_2、CO和CO_2的质量浓度变化规律。模拟发现本分解炉配风比例合理,没有出现过氧燃烧或缺氧燃烧,煤粉燃烧产物浓度分布符合燃烧规律,煤粉燃烧平稳有序进行,符合煤粉燃烧反应机理。     

高可燃性烧失量石灰石在水泥行业中的应用

石灰石在水泥生料中的配比一般占80％以上,因此原材料中石灰石的品质将直接影响到熟料的产质量与烧成系统的稳定性. 烧失量又称灼减量,是指坯料在烧成过程中所排出的结晶水、碳酸盐分解出的CO2、硫酸盐分解出的SO2以及有机杂质排除后物量的损失总和[1].石灰石中的烧失量主要源于其本身碳酸盐的分解:CaC03高温→CaO+C02↑ MgCO3高温→MgO+CO2↑ 烧失量中含有高可燃性成分的石灰石,用作水泥熟料生产的主要原材料极其困难.由天津水泥工业设计研究院负责设计、研发、供货的越南Quan Trieu水泥有限公司2000t/d新型干法水泥生产线,就是这种石灰石应用的成功范例.     

水泥工业CO_2过程捕集技术研究进展

水泥工业CO_2排放量约占全球CO_2总排放量的5%,CO_2捕集利用及储存是水泥工业最有减排潜力的技术。围绕水泥生产过程CO_2捕集,本文重点讨论了全氧燃烧技术、分解炉全氧燃烧技术、直接分离反应技术在水泥工业的研究及应用进展。阐述了全氧燃烧捕集CO_2的技术方案,分析了全氧燃烧对传统水泥生产过程—生料分解、熟料煅烧、熟料冷却的影响规律,并介绍了全氧燃烧技术的应用进展。对两种分解炉全氧燃烧技术路线进行了对比分析,详细介绍了分解炉全氧燃烧的工业化试验结果。分析了直接分离反应技术捕集CO_2的工作原理,介绍了捕集水泥生产CO_2的LEILAC工业计划。本文对比分析了全氧燃烧技术、分解炉全氧燃烧技术、直接分离反应技术在CO_2捕集效率、改造与投资成本、工业化应用等方面的差异,并对我国水泥工业CO_2过程捕集技术进行了介绍。     

水泥窑分级燃烧CO还原NO研究

分级燃烧可降低NO的排放,本文主要研究水泥窑分级燃烧中CO还原NO。CO与NO反应为一级动力学反应,CO与NO反应程度与时间相关,当反应时间达6 s,不喷氨时可实现水泥窑炉NO排放浓度500 mg/Nm3左右;CO浓度同时还会影响SNCR的脱硝效率,CO浓度增加,SNCR最佳反应温度将向低温移动。     

三喷腾DD分解炉内煤粉燃烧的数值模拟

本文采用Ansys软件平台中的非预混燃烧模型,对于日产5000 t熟料的水泥生产线上三喷腾型DD分解炉内煤粉燃烧过程进行了数值模拟计算,从而得到了煤粉燃烧后所形成的炉内温度场和组分浓度场.模拟计算的结果表明,该类型分解炉内的高温区位于炉体下部,最高温度约为1800 K;随着炉膛高度增加,炉内温度场呈均匀降低趋势;煤粉入口处挥发份和CO的浓度较高,CO2的浓度较低,并且随着反应的继续进行,CO和O2浓度将逐渐降至0.     

碳酸钙分解两相流的数值模拟

<正>以悬浮预热和窑外分解技术为核心的新型干法水泥生产技术是70年代以来发展起来的新工艺,目前世界各国水泥工业都在重点发展和普遍应用.窑外分解技术的关键是分解炉.图1是F.J.mith公司开发的喷腾式分解炉,E.KolyfetiS等人用准一维无滑移模型数值研究了燃烧及碳酸钙分解过程.根据实际问题,本文运用反应流的基本方程及SIMPLE方法初步研究了稳定轴对称型分解炉中碳酸钙颗粒在恒温气流中分解的两相流,计算区域如图2所示.颗粒运动采用无滑移模型,这主要是因为炉内的CaCO_3.粉体的平均粒径很小,颗粒的速度及温度在几毫秒中就能与气体达到平衡.本文将这种方法用于研究窑外分解炉.至于炉内的煤粉燃烧过程,由于更为复杂,将会待于进一步研究.     

碳酸钙分解两相流的数值模拟

以悬浮预热和窑外分解技术为核心的新型干法水泥生产技术是70年代以来发展起来的新工艺,目前世界各国水泥工业都在重点发展和普遍应用.窑外分解技术的关键是分解炉.图1是F.J.mith公司开发的喷腾式分解炉,E.KolyfetiS等人用准一维无滑移模型数值研究了燃烧及碳酸钙分解过程.根据实际问题,本文运用反应流的基本方程及SIMPLE方法初步研究了稳定轴对称型分解炉中碳酸钙颗粒在恒温气流中分解的两相流,计算区域如图2所示.颗粒运动采用无滑移模型,这主要是因为炉内的CaCO_3.粉体的平均粒径很小,颗粒的速度及温度在几毫秒中就能与气体达到平衡.本文将这种方法用于研究窑外分解炉.至于炉内的煤粉燃烧过程,由于更为复杂,将会待于进一步研究.     

可持续发展的日本水泥工业

2008年,日本水泥工业排放的CO2约占日本总排放量的4%(见图1、图2)。而水泥工业的特点是:要生产水泥,除了不可避免地要排放起源于能源中的CO2,而且还要排放起源于原料中的CO2(其主要原料石灰石受热分解生成CO2,即:CaCO3→CaO+CO2)。水泥工业是典型的耗能大户,即     

提高水泥工艺装备水平,实现装备现代化——水泥工业除尘技术的发展与展望

1 除尘技术是水泥工艺装备的重要组成部分 水泥工业是造成我国大气粉尘污染的大户,据统计,我国每年的粉尘排放量中,水泥工业占了18％,而在工业粉尘排放量中,水泥工业就占了83％。每生产一吨水泥就有3％～4％的粉尘散失,现在我国的水泥年产量已达4.5亿t,每年的粉尘排放就有1500万t左右,相当于十条4000t/d水泥生     

国内外低碳水泥的研究新进展

<正>0引言近年来,随着全球对节能减排的呼声越来越高,传统水泥生产由于消耗大量资源和能源,以及产生大量的温室气体而面临巨大挑战。资料显示,水泥工业能源消耗占全球一次能源消费的2%左右,或占全球工业能耗近5%;其CO2排放量占全球CO2排放总量的5%[1]。而对占全球产量近60%的我国水泥行业而言,水泥工业的节能减排显得尤为迫切。水泥生产过程中CO2排放源主要有:1)原料中碳     

KHD燃烧室——灵活使用代用燃料

水泥工业为减少CO2排放和降低生产成本,采用工业废物、城市生活垃圾作代用燃料取代燃煤、油和天然气,而代用燃料存在热值低、湿含量高、热值波动等问题,为此KHD公司开发了用于代用燃料的分解炉燃烧室.情况如下: (1)现有分解炉 KHD公司的分解炉主要有PYROCLONR和PYROCLONR LOW NOx两种,上述两种分解炉能满足大量燃烧代用燃料和NOx排放值＜500mg/m3(标)的需求.常规原燃料的入窑物料分解率为90％～95％,分解炉出口温度为860～890℃,燃料停留时间为3s,且可进行分级燃烧,设置SNCR以控制NOx排放需求.     

生态文明与水泥工业节能减排的宏观策略及途径

建设生态文明就是基本形成节约能源资源和保护生态环境的产业结构、增长方式、消费模式.节能减排是实现生态文明所必须的前提.水泥工业节能减排,首先必需在宏观控制方面要继续大力发展新型干法水泥,其次就是必须降低我国单位GDP水泥消耗量.应注意在水泥工业节能减排工作部署上不能过度地评估了JT立窑和助磨剂的期望和效果,而对替代燃料和水泥实物质量的功效认识不足.水泥工业"四零一负"战略完全符合建设生态文明的新要求.当今国际水泥界正处于热点的生物质燃料的研发会有力地推进水泥工业"四零一负"战略.这项技术的原理是,利用煅烧水泥熟料时碳酸钙分解排放出的CO2和太阳光,使各种藻类生物在反应器中进行光合作用,生产出各种不同等级的生物质燃料,其中少量高等级的燃油可用于汽车或发电;低等级燃油以及全部残渣则可用作水泥窑的替代燃料.随着人类文明的发展,科技不断进步与创新,我国水泥单位综合能耗在未来的5年内,按全国总平均值计有望降低30%,即由2006年的156kg标准煤/t减少到109kg标准煤/t,同时立窑水泥占全国总产量的比例将下降为15%左右.     

水泥生产过程中有害气体的防治措施

在新型干法水泥生产程中，50％～60％的燃料是在温度较低的分解炉中燃烧的，据估计，我国水泥工业每年排放的NOx约为100万吨左右。因此，本文将对水泥生产过程中产生的有害气体的危害及其防治措施进行综述，仅供参考。     

高分子环保脱硫剂脱硫机理及工业化应用

据测算,水泥工业SO2排放占全国SO2排放量的3％～4％.水泥企业的SO2排放主要来源于原料中的硫化物.二、三两级预热器中,CaCO3的分解率较低,气流中只有少量从高温区带来的CaO,对SO2的吸收能力很弱,导致尾排烟气中SO2排放浓度高.如何实现高效快速吸附二、三两级预热器中SO2并加速氧化成SO3,同时促进生料对S...     

水泥工业硫排放原因和治理措施

<正>中国是世界上能源以煤炭为主的少数国家之一,煤燃烧产生的SO2是主要的大气污染物之一,对SO2排放的控制与治理已经刻不容缓。我国水泥工业SO2排放占全国排放量的3%~4%,按照GB 4915-2013《水泥工业大气污染物排放标准》规定,现有企业2015年6月30日前仍执行GB 4915-2004,即现有水泥窑及窑磨一体机排气筒中的SO2最高允许排放浓度为200mg/m3,单位产品排放量不得超过