在水泥熟料的煅烧过程中,会产生大量的氮氧化物,这些氮氧化物主要是NO和NO2,其中NO约占90%以上,而NO2只有5%~10%。按其来源划分主要取决于原、燃料中氮的含量、燃烧温度的高低和燃料类型。& ~. ~8 }1 r) B/ x, b% j9 `) C P
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(1)燃料NOx
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水泥生产使用的原燃料均来自于自然界,其中不可避免的会含有一定量有机物和低分子含氮化合物,由该部分氮元素直接转化的NOx称为原、燃NOx。原料中的氮主要来源于矿石沉积的含氮化合物,其含氮量一般在20~100ppm(百万分之20~100)。燃料中的氮主要为有机氮,属于胺族(N-H和N-C链)或氰化物族(C=N链)等,其含量一般在0.5%~2.5%。$ m( }8 W& Q! Y B0 {; e
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(2)热力型NOx, B, n& `( z0 d3 \7 Q( d# u
( H! }& o! v) |2 q热力型NOx由空气中的氮气和氧气在高温下发生化学反应而来,其生成速度与温度的关系是由捷里道维奇提出来的,因此称为捷里道维奇机理。当燃烧温度低于1 500℃时,几乎观测不到NOx的生成,当温度高于1500℃时,温度每升高100℃,反应速率将增大6~7倍。因此,热力型NOx主要在燃烧的高温区产生,燃烧温度对其产生量具有决定性的影响。此外,热力型NOx的产生浓度还与N2、O2浓度及停留时间有关。0 F/ s6 m$ X' c T) g) x) G# a& M
' R4 F. f3 ], L3 u# I. e. b(3)快速型NOx
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8 I h) r% ~( Z在欠氧环境下,燃料中的碳氢化合物燃烧分解生成CH、CH2以及C2等基团,它们与氮分子,以及O、OH等原子基团反应而在很短的时间内大量产生NOx,称为快速型NOx。快速型NOx对温度的依赖性很弱,它的生成量一般总NOx生成量的5%以下。
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3 U2 @- m! |% w5 }. @6 ]总体来讲,氮氧化物的来源是多方面的,影响因素众多,氮氧化物来源比例除了烧成系统本身的结构以外,也与工况环境,原燃料差异甚至操作人员水平息息相关。
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; p0 b {4 A' Y$ X1 i+ \& G& X脱硝技术措施分类: p& u& _. [& C7 L0 z3 p, P
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常见的脱硝技术中,根据氮氧化物的形成机理,降氮减排的技术措施可以分为两大类:源头上治理和末端治理。
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( n9 A+ E1 r; X源头治理的原理是控制煅烧中生成NOx。其技术措施主要有五种:1采用低氮燃烧器;1分解炉和管道内的分段燃烧,控制燃烧温度;③改变配料方案,采用矿化剂,降低熟料烧成温度。+ V# O# N5 \, b a& ^* G$ ~
1 F2 P" y/ l: Z1 Q末端治理的原理是控制烟气中排放的NOx,其技术措施主要有四种:1“分级燃烧+SNCR”,国内已有试点;1选择性非催化还原法(SNCR),国内已有试点;③选择性催化还原法(SCR);1NCR/SCR联合脱硝技术;1生物脱硝技术(正处于研发阶段)。
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9 r( a+ @2 E+ i% V6 }, u5 d' ^国内的脱硝技术,尚属探索示范阶段,还未进行科学总结。各种设计工艺技术路线和装备设施是否科学合理、运行是否可靠?硝效率、运行成本、能耗、二次污染物排放有多少等都将经受实践的检验。/ J; n- m u' a
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同时,根据燃烧过程,又可以将脱硝技术分为:(1)。燃烧前脱硝:1加氢脱硝1洗选;(2)燃烧中脱硝:1低温燃烧低氧燃烧1FBC燃烧技术1采用低NOx燃烧器1煤粉浓淡分离1烟气再循环技术;(3)燃烧后脱硝1选择性非催化还原脱硝(SNCR)1选择性催化还原脱硝(SCR)1活性炭吸附1电子束脱硝技术。
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各项烟气脱硝技术对比" b R; ?; f, L" m$ x
$ U: }6 x7 }( L) D0 S 需要再次指出的是,由于对水泥窑烧成系统的研究还处在较为粗放的状态,当前国内水泥行业对窑内工况和氮氧化物的生成机理,仍然存在很多的不足。甚至关于关于热力型氮氧化物产生量与原、燃料氮氧化物产生量熟多熟少,也存在争论。同时,氮氧化物的来源是多方面的,影响因素众多,氮氧化物来源比例除了烧成系统本身的结构以外,也与工况环境,原燃料差异甚至操作人员水平息息相关。
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也正因为如此,氮氧化物源头治理显得相当困难,目前业内脱硝也主要集中在末端治理。/ T K) j: V2 V6 p6 e% |
8 { f Y6 ^3 {而在末端治理中,技术最广为人知和成熟可靠的是选择性催化还原技术(SCR)和非选择性催化还原技术(SNCR)。下面我们就将两项技术进行对比:" X6 ~/ t5 G" [% P' W
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总而言之,无论是SNCR技术还是SCR技术,或者是其他烟气脱硝技术,只要适合本厂的实际情况,切能够达到国家排放标准都是可以应用的。8 p8 N; n7 [0 ?7 u+ |
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