水泥厂NOx减排方法
【专利摘要】本发明公开了一种水泥厂NOx减排方法，控制水泥生产线中回转窑的操作条件：增加一次风速度和喷出量，减少一次风用量，增加二次风的温度。本发明能减少水泥厂的NOx排放量，使之符合国家规定，减少环境污染。
【专利说明】
水泥厂NOx减排方法
技术领域
[0001] 本发明涉及水泥技术领域，尤其是一种水泥厂NOx减排方法。
【背景技术】
[0002] 《水泥工业大气污染物排放标准》(GB 4915-2004)中规定，新建生产线自2005年1 月1日起及现有生产线自2010年1月1日起，水泥窑及窑磨一体机的氮氧化合物（以N0 2计） 排放浓度必须小于800mg/m3(指烟气中02含量10%状态下的排放浓度）。新型干法生产线在 没有采取NOx减排措施的情况下，NOx排放量为300~2200mg/m 3。
[0003] 氮氧化合物NOx是NO、N〇2和N2〇等的总称，水泥窑NOx排放的主要成分是N0和N〇2，其 中N0占氮氧化合物总量的95%左右，N0 2大约为5%左右。燃料燃烧过程中主要存在三种氮氧 化合物形成方式，即热力型（Thermal or Zeldovich N0)、瞬态型（Prompt or Fenimore NO)和燃料氮型(Fuel NO)。一般来说，在水泥生产过程中，瞬态型氮氧化合物可以忽略。
[0004] 热力型N0是当燃烧气体在1600°C以上高温区有足够停留时间和02时，氮分子N2和 氧原子0以及氮原子N和氧分子〇2化合生成的，当气体中有水分子存在时，氮原子N与0H也将 生成热力型的N0。由于氧分子0 2的分裂随着温度升高急剧加快，所以他与0的反应速度系数K 值也跟着快速增大，N0的形成速度和形成量也随温度升高而大幅度地增加。
[0005] Bowman给出了热力型N0的相关反应速率常数K:
由燃料氮形成的N0量主要与煤中焦炭部分的氮含量、挥发性的氮含量和反应条件如温 度、过剩空气系数等因素有关。燃料氮的化学结合能较低，在600~800 °C的较低温度区就能 形成N0。所以燃料在水泥回转窑分解炉的燃烧过程中也会产生N0。燃料中的氮根据火焰回 流区的形成情况会产生不同数量的N0,从而影响总的NOx排放量。未燃尽的焦炭颗粒由火焰 内部回流区逸出，在氧化气氛条件下释放出氮并形成N0。挥发分在回转窑中仅需极短的时 间内便能分解析出，挥发性的氮几乎都是在火焰核心释放出来，火焰核心处一般都缺氧，并 存在较高的原子团（如C0、H 2)浓度，形成的N0快速被还原成N2,在新一代低NOx燃烧器上挥发 性的氮形成的N0非常少。
[0006] 同济大学朱彤等人通过数值计算，证明在不同的过剩空气系数下，NOx生成量也不 同。当过剩空气系数为1.05时所生成的NOx最多。当过剩空气系数小于1.0时，会造成不完全 燃烧，燃料的热量不能全部释放出来，产生大量的C0,而C0会还原所生成的NOx，所以此时 NOx排放很少。当过剩空气系数远大于1.0时，燃料燃烧所释放出来热量会被过量的空气和 烟气吸收，火焰温度受到限制，使得NOx浓度有所下降，如图1所示。
【发明内容】
[0007] 本发明针对现有技术的不足，提出一种水泥厂NOx减排方法，操作简便，减排效率 尚。
[0008] 为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案:一种水泥厂NOx减排方法，控 制水泥生产线中回转窑的操作条件:增加一次风速度和喷出量，减少一次风用量，增加二次 风的温度。
[0009] 进一步地，还包括采用选择性非催化还原法对燃料燃烧后烟气进行脱硝。
[0010] 进一步地，还包括采用选择性催化还原法来还原NOx。
[0011] 进一步地，还包括采用脱氮型分解炉作为生产线设备。
[0012] 与现有技术相比，本发明具有以下优点：能减少水泥厂的NOx排放量，使之符合国 家规定，减少环境污染。
【附图说明】
[0013]图1为过剩空气系数对NOx排放的影响； 图2为多进风式脱氮型分解炉的结构示意图。
【具体实施方式】
[0014] 下面结合附图对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应 对本发明的保护范围有任何的限制作用。
[0015] 水泥厂NOx减排方法，可采用以下方式单独或组合进行： 1窑头用低NOx燃烧器 回转窑中的热力型NOx主要是由窑头燃烧器产生的，提高一次风喷出速度，提高一次风 喷出动量，降低一次风用量，提高卷吸高温二次风的能力，可以显著降低回转窑中NOx的生 成量。
[0016] 2选择性非催化还原技术(SNCR) 选择性非催化还原技术是一种对燃料燃烧后含NOx烟气进行的脱硝技术。在没有催化 剂的情况下，在一定的温度范围内向烟气中喷入一定量的还原剂(如氨水，碳氢化合物等）， 把烟气中的氮氧化物还原成氮气。实践证明，向窑尾高温废气中喷氨是最有效的NOx减排技 术之一，但是该方法实际运行费用比较高，该技术在我国水泥行业普及还有一定的困难。
[0017] 3选择性催化还原技术(SCR) 选择性催化还原法就是在固体催化剂存在下，利用各种还原性气体(如H2、co、烃类、 NH3)和N0反应使之转化为N2的方法。以NH3做还原剂时，金属氧化物〔如V 2〇5、Mn〇2等〕是最常 用的SCR工业催化剂。催化剂是影响NOx脱除效率的重要因素，除此之外，温度、还原剂浓度、 催化剂种类和量等对脱氮效果影响显著。由于选择性催化还原法运行成本比较高，而且影 响因素复杂，目前该项技术在水泥厂的应用仍处于研究当中。
[0018] 4新型脱氮型分解炉技术 为了降低水泥生产线的氮氧化合物的排放，研究水泥窑脱氮技术。将三次风分出一根 管道进入分解炉主体的上部，在分解炉下部实现还原气氛，从而具有在分解炉内将回转窑 和分解炉内产生的氮氧化物还原，降低氮氧化物的排放。
[0019] 这种方法在一定程度上实现了脱氮的功能，但是该技术在实施过程中，由于没有 考虑到燃料在分解炉内燃烧是需要时间的，也就是说燃料从分解炉喷入后一般要经过数秒 钟(燃料种类不同燃尽时间也不同）的燃烧才能燃尽，虽然三次风由一根脱氮风管分一部分 三次风到分解炉的上部，但是燃料在进入分解炉后的一段空间里，由于燃料并不能在下部 全部燃烧，所以分解炉下部仍然存在氧化气氛区，氮氧化合物不能在该区域内脱氮，造成该 分解炉脱氮效果偏低。事实证明，这种分解炉技术很难满足氮氧化合物的排放要求。
[0020] 一种多进风式脱氮型分解炉，如图2所示，该分解炉C的下部与窑尾上升烟道相接， 窑尾气体Kg由分解炉下部进入，燃料F由分解炉下锥部喷入，物料Μ由分解炉下部喂入，入炉 三次风被分成分解炉的下部风T gl、中部风Tg2和上部风Tg3,燃料燃烧后的气体Tg。由分解炉上 部排出。
[0021] 燃料F喷入分解炉后，由于燃料燃尽时间比较长，在燃料通过分解炉由下至上的过 程中是逐步燃烧的，为了保证分解炉内处于还原气氛，采用分步供风的方式，来满足燃料的 逐步燃烧。每路进炉的三次风管上都装设有阀门，用以控制分解炉内各部位处于还原气氛。 理论和实验研究表明，当燃料燃烧在空气过剩系数处于1. 〇以下时，由回转窑来的高NOx气 体将被还原成N2，从而实现分解炉的脱氮功能。
[0022]从氮氧化合物形成机理出发，新型脱氮型分解炉，该技术克服了现有技术无法保 证和控制分解炉内的还原气氛，因而该发明的分解炉脱氮效果比较高，能满足目前水泥厂 NOx减排的要求，该技术不仅投资少、运行成本低，而且运行效果比较好，是目前新型干法窑 推广使用的首选技术。
[0023]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种水泥厂NOx减排方法，其特征在于:控制水泥生产线中回转窑的操作条件:增加 一次风速度和喷出量，减少一次风用量，增加二次风的温度。2. 如权利要求1所述水泥厂NOx减排方法，其特征在于:还包括采用选择性非催化还原 法对燃料燃烧后烟气进行脱硝。3. 如权利要求2所述水泥厂NOx减排方法，其特征在于:还包括采用选择性催化还原法 来还原NOx。4. 如权利要求3所述水泥厂NOx减排方法，其特征在于:还包括采用脱氮型分解炉作为 生产线设备。
【文档编号】F23N3/06GK105889975SQ201610238632
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月18日
【发明人】廖引家
【申请人】廖引家