水泥工業NOx控制技術的應用

（沈陽工學院，遼寧 沈陽 110005）

水泥工業NOx控制技術的應用

吳 敬

（沈陽工學院，遼寧 沈陽 110005）

針對水泥工業NOx嚴重污染問題，論述了應用抑制NOx產生和控制煙氣NOx排放量的技術，并舉例進行說明。

NOx；污染；技術；根治

一、概述

水泥工業是繼電力和機動車之后的NOx第三大排放源，排放量約占工業系統總排放量的10%。水泥工業生產中產生的NOx可分為熱力型和燃料型。熱力型NOx在1 400℃以上高溫及過量氧氣等氣氛的回轉窯中生成，使窯內空氣中的N2被氧化為NOx；燃料型NOx是在溫度低于1 200℃的分解爐或預熱器中生成，由燃料中含氮化合物被氧化形成。

水泥生產排放廢氣中的NOx氣體含NO和NO2， NO占NOx氣體90%，而NOx其毒性是NO的5倍。大量排放的NOx化合物會酸化土壤，影響農作物生長。NOx會使大氣產生光化學煙霧現象，破壞臭氧層，從而降低大氣中O2的濃度。

二、水泥工業主要NOx控制技術

水泥工業NOx控制分燃燒過程控制和燃燒后煙氣排放控制。

燃燒過程控制主要技術是分級燃燒技術。燃燒后煙氣排放控制較成熟的技術是選擇性非催化劑還原控制技術（簡稱SNCR技術）。

分級燃燒技術包括空氣分級燃燒和燃料分級燃燒。空氣分級燃燒指將燃燒所需空氣量分成兩級送入，使第一級燃燒區內過剩空氣系數α在0．8左右，燃料先在缺氧的富燃料條件下燃燒，使得燃燒速度和溫度降低，且燃燒生成的CO與NO進行還原反應，將燃燒后空氣的剩余部分送入二級燃燒區，保證燃料的完全燃燒。

燃料分級燃燒指在預熱器煙室和分解爐之間建立還原燃燒區，將原分解爐用燃料的一部分均布到該區域內，使其缺氧燃燒，以產生CO、CH4、H2、HCN和固體炭還原劑，這些還原劑與窯尾煙氣中的NOx發生反應，將NOx還原成N2等氣體。

SNCR技術不使用催化劑，而是在水泥生產線預熱器分解爐的適當位置噴入氨基還原劑，將廢氣中的NOx還原成N2的一種控制技術。還原劑主要是氨水，濃度20%，經過高性能的雙流噴槍霧化后，噴入分解爐出口煙氣溫度為850～1 050℃的煙道中，使還原劑與煙道充分混合發生反應，將煙氣中的NOx還原成無毒的N2，主要反應方程如下：

三、應用

1．分級燃燒技術應用

海螺集團某水泥公司5 000t/d水泥熟料生產線，應用分級燃燒技術，控制NOx的產生排放，取得較明顯效果。

(1)改造原理

應用分級燃燒技術，對原生產線分解爐進行改造，將燃料分級加入，在分解爐錐部形成還原區，還原窯內產生的熱力型NOx，抑制燃料型NOx的產生。

(2)改造方案

①在原三次風管上引出一旁路，將一部分三次風引入分解爐上部，在分解爐錐部創造一個缺氧環境，使得煤粉在缺氧條件下燃燒，利于錐部生成還原氣氛。

②在分解爐上將煤粉分上下兩層喂入，增加燃燒空間，在分解爐錐部設計還原區。適當增加下層煤粉喂入比例，保證缺氧燃燒，產生還原氣氛，還原窯尾煙氣中大量的NOx。

③減少分解爐錐部截面尺寸，以滿足流場需求。

通過上述改造，在操作上控制通風和喂煤量，使NOx的排放量下降達30%。

2．SNCR技術應用

浙江上峰集團某水泥公司2 500t/d水泥熟料生產線，應用SNCR技術，控制生產線廢氣NOx排放，取得較好效果。

整個NOx減排系統主要由氨水卸載儲存、氨水輸送、計量分配、噴射和控制等五大系統組成。

氨水通過卸氨泵送到氨水儲罐中，儲罐頂部有軟管同氨水運輸槽車頂部出口相連，將卸載過程中產生的氨氣返回至槽車釋放，形成安全回路，避免氨氣污染。

氨罐區及計量分配區設置有氨氣泄漏檢測儀，核心儀表CEMS及氨表采用西門子產品，氨水的在線調節采用西門子的PLC。

根據對分解爐后段不同部位煙氣溫度測試，確定噴槍布置位置，正常溫度范圍在850～1 029℃，設置5～8個高壓雙流霧化專用噴槍。通過系統對NOx排放量的信息反饋，調節氨水的噴射量。

應用SNCR技術，該生產線廢氣排放NOx的排放量平均由原720mg/m3，下降到平均250mg/m3，減排效率在50%～70%之間。

[1] 徐恒峰等．新型干法水泥窯爐脫硝技術應用與探討[J]．水泥工程，2012(3)．

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1671-0711（2014）04-0010-02

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