脱硫脱硝 研究:水泥行业烟气脱硝技术 [复制链接]

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京东
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。
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/ k7 G/ I+ O0 X& p- Z4 M4 R(1)燃料NOx( k6 Z1 O  [7 p# Q- W9 U) Y" _

' h; q, p+ o, L( D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%。2 r4 [. q* C: N* x2 d/ Y' l

8 J, e$ W, |3 p6 d' G(2)热力型NOx
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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。3 H9 M0 x; J0 s; l! o6 |1 r% i. ?
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(3)快速型NOx
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& Z6 d% ^) I5 d" H1 C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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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。8 a; x1 \7 C6 F1 b" B. g/ T. P

! z; u5 b) P- W0 Q# i; B脱硝技术措施分类- Y- ^, ]* b4 [' L& V3 S0 T
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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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! G( f: M& e- ]+ z0 \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。) q( V8 S0 W8 @7 n/ a8 d& m/ Y& N
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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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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。
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/ L1 k( `" R" l: ?/ v2 f0 {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。' w2 f+ m! U) I) Y9 U5 v
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各项烟气脱硝技术对比! |% e$ u6 P1 e( Q8 Z3 g4 D, u
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      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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2 p4 `; v" p# S; z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。1 d/ v5 ~( f0 y; X/ n; H6 ^
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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:
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7 r! u, x; g' C- p" G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。
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