我國水泥廠脫硝技術(shù)現(xiàn)狀及展望

我國水泥廠脫硝技術(shù)現(xiàn)狀及展望摘要：目前，中國水泥生產(chǎn)行業(yè)進展快速，其氮氧化物排放量逐年增加。氮氧化物作為一種高活性和高氧化性污染物，也是酸沉降，土壤污染和水體富養(yǎng)分化等環(huán)境問題的重要因素。這些問題嚴峻威逼著人們的健康，因此掌握氮氧化物變得至關(guān)重要。人們可以使用脫硝技術(shù)來有效削減水泥生產(chǎn)來源的氮氧化物排放。但是，會消失一系列新的環(huán)境問題，人們只有通過適當(dāng)?shù)念A(yù)防工作才能有效削減脫硝技術(shù)對生態(tài)環(huán)境的負面影響。脫硝技術(shù)使用氨（NH3）作為還原劑將煙道氣從原始系統(tǒng)煙道的適當(dāng)區(qū)域提取到新反應(yīng)器。在反應(yīng)器中供應(yīng)催化劑，并在遠離反應(yīng)器的上游煙道中供應(yīng)還原劑注入系統(tǒng)（槍），將氨和煙道氣充分勻稱混合，然后進入反應(yīng)器，生成N2和H2O。脫硝效率一般可達到90%以上。由于脫硝技術(shù)使用原始設(shè)備（如分解爐）作為反應(yīng)器，脫硝技術(shù)需要新的反應(yīng)器。將原始煙道氣引入反應(yīng)器，然后在脫硝后送回原始煙道。這需要改造原始風(fēng)扇系統(tǒng)。此外，脫硝技術(shù)需要使用催化劑，系統(tǒng)更簡單，維護和維護更麻煩。因此，它在投資和運營成本方面要高得多。一、水泥廠脫硝技術(shù)種類1.1低NOx燃燒器目前，低NOx燃燒器在我國有許多應(yīng)用，但效果受窯工況的影響很大。它需要與其他煙氣脫硝技術(shù)相結(jié)合，以實現(xiàn)高脫硝率。1.2選擇性催化還原（SCR）法SCR脫硝方法在催化劑作用下在300-450℃下將煙道氣中的NOx還原為N2。SCR方法具有脫氮效率高的優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于電廠鍋爐脫硝。然而，由于SCR反應(yīng)溫度范圍和粉塵含量的特別要求，它很少用于水泥生產(chǎn)線。主要緣由為：（1）窯爐煙氣通常用于余熱發(fā)電，余熱發(fā)電系統(tǒng)的煙氣溫度不能滿意SCR的溫度要求;（2）一次性投資大，貴金屬催化劑必需每三年更換一次，運行成本高。（3）窯煙氣中高濃度的粉塵和有害元素簡單引起催化劑堵塞和中毒;（4）催化劑增加煙氣，使窯系統(tǒng)的排氣阻力增加500~1000Pa;（5）基本上沒有空間用于將SCR催化劑框架布置在窯尾框架四周。1.3分級燃燒技術(shù)空氣分級燃燒也是更常用的低NOx燃燒技術(shù)之一。燃燒支持的空氣分級燃燒技術(shù)的基本原理是：將燃燒所需的空氣量分為兩個階段，使第一階段燃燒區(qū)（還原區(qū)）的空氣過剩率小于1，燃料首先在缺氧條件下燃燒，導(dǎo)致燃燒速率和溫度降低，從而抑制熱氮氧化物的形成。同時，缺氧燃燒產(chǎn)生CO，CH4，H2，HCN和其他還原劑以與NOx反應(yīng)以抑制燃料氮氧化物的形成。在二次燃燒區(qū)（燃盡區(qū)），它變成富氧燃燒區(qū)。此時，空氣量大，一些中間產(chǎn)物被氧化形成NOx，但燃燒溫度低于常規(guī)燃燒溫度，產(chǎn)生的NOx量少。然而，分級燃燒脫氮技術(shù)缺點在于，脫氮效率低于30%，一次投資大。因此可與SNCR方法同時使用，以更低的運營成本實現(xiàn)更高的脫硝率。二、水泥廠脫硝技術(shù)現(xiàn)狀2.1新增逃逸氨氣對環(huán)境的影響現(xiàn)在，一些新的脫硝技術(shù)不斷用于水泥生產(chǎn)。雖然它們能有效削減氮氧化物的排放，但一些新污染物的消失對環(huán)境有肯定的負面影響。討論表明，在安裝脫氮裝置后，新的脫硝技術(shù)為污染物添加了新的氨污染物。逸出氨意味著部分氣體不與氮氧化物反應(yīng)并在還原反應(yīng)過程中流入空氣中。這些逸出的氨氣導(dǎo)致消失硫酸銨或其他銨鹽，這會堵塞和腐蝕諸如空氣預(yù)熱器等設(shè)備。假如這些逃逸的氨氣和飛灰相互吸附，也會影響粉煤灰的處理工作，其排放的氨氣味將嚴峻影響水泥廠四周居民的正常生活。2.2脫硝裝置引起的環(huán)境風(fēng)險問題脫硝技術(shù)在水泥生產(chǎn)中的應(yīng)用也將帶來肯定的環(huán)境風(fēng)險。假如使用氨作為還原劑，其運輸和儲存很簡單對生態(tài)環(huán)境構(gòu)成威逼。主要緣由是氨水的性質(zhì)不同于其他還原劑，具有劇烈的刺激性氣味，易溶于水，具有肯定的毒性，還會腐蝕人體皮膚甚至窒息人。氨水簡單分解成氨氣，分解速率與空氣溫度成正比。一旦氨水在儲存或運輸過程中泄漏，很簡單引起爆炸事故并對四周環(huán)境構(gòu)成嚴峻威逼。三、解決對策3.1逃逸氨氣的掌握措施目前，脫硝技術(shù)在水泥生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣泛。因此，實行適當(dāng)?shù)念A(yù)防措施至關(guān)重要。首先，有必要適當(dāng)掌握氨的逸出，以避開影響四周環(huán)境。人們可以在爐內(nèi)噴灑合適的還原劑，嚴格掌握反應(yīng)條件，如溫度和停留時間。一旦溫度太低，氮氧化物就不能與還原劑充分反應(yīng)形成逸出氨。因此，有必要嚴格掌握SCNR系統(tǒng)中的噴射系統(tǒng)，以確保還原劑的噴射量和還原劑的分布滿意相關(guān)要求。其次，要不斷完善掌握系統(tǒng)，優(yōu)化相應(yīng)的工藝，降低氨逃逸的概率。3.2嚴格實施精細化操作窯排氣室的氧含量越低，分級燃燒的脫氮效果越好。水泥廠討論發(fā)覺，當(dāng)窯尾氧含量高于3.5時，脫硝效率顯著降低。因此，必需通過全面提高生產(chǎn)管理水平和精細化操作水平來確保，這對很多水泥廠來說是一個挑戰(zhàn)。水泥廠通過優(yōu)化回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)的煅燒系統(tǒng)來掌握火焰的外形和適當(dāng)?shù)撵褵郎囟纫韵鳒pNOx。在不影響熟料質(zhì)量的前提下，降低窯尾主排風(fēng)扇的速度，削減系統(tǒng)的風(fēng)耗，增加風(fēng)量，盡可能降低空氣過剩系數(shù);適當(dāng)削減窯中供應(yīng)的煤量，增加供應(yīng)分解爐的煤量，使NOx排放濃度掌握在800mg/Nm3以下，降低系統(tǒng)阻力。在確保脫硝效率的同時，可以降低熟料燃燒能耗，從而實現(xiàn)節(jié)能減排效果。3.3優(yōu)化操作SNCR煙氣脫硝系統(tǒng)為了滿意脫硝要求，水泥廠應(yīng)認真總結(jié)加濕塔的操作閱歷，以處理窯廢氣。在SNCR煙氣脫硝設(shè)施中，前噴射系統(tǒng)配備8-16根噴槍（依據(jù)窯型確定），具有良好的霧化效果和抗堵塞功能。每個噴槍的流量調(diào)整范圍為20至200L/h，為熟料生產(chǎn)線的特性設(shè)定科學(xué)合理的NH3/NOx摩爾比。采納濃度為20%氨水，脫硝效率高，運行成本低，運輸和儲存平安性好，作為還原劑供應(yīng)充分。通過PLC掌握系統(tǒng)，SNCR運行參數(shù)顯示在中央掌握操作室的計算機屏幕上，實現(xiàn)了實時監(jiān)控的目的。依據(jù)在線監(jiān)測數(shù)據(jù)自動掌握氨噴射量，以確保掌握NOx排放濃度和氨泄漏。3.4勝利實施配套改造依據(jù)原系統(tǒng)的需要，應(yīng)當(dāng)調(diào)整三次風(fēng)進口面積和風(fēng)速進爐;依據(jù)原系統(tǒng)的運行狀況，調(diào)整沖裁點的位置，使原料沿分解爐錐體內(nèi)部向下滑動，從而避開分解錐體內(nèi)的不良現(xiàn)象。在上升煙道與分解爐錐度的連接處設(shè)計曲面升降臺