水泥工业NOx控制技术的应用

（沈阳工学院，辽宁 沈阳 110005）

水泥工业NOx控制技术的应用

吴 敬

（沈阳工学院，辽宁 沈阳 110005）

针对水泥工业NOx严重污染问题，论述了应用抑制NOx产生和控制烟气NOx排放量的技术，并举例进行说明。

NOx；污染；技术；根治

一、概述

水泥工业是继电力和机动车之后的NOx第三大排放源，排放量约占工业系统总排放量的10%。水泥工业生产中产生的NOx可分为热力型和燃料型。热力型NOx在1 400℃以上高温及过量氧气等气氛的回转窑中生成，使窑内空气中的N2被氧化为NOx；燃料型NOx是在温度低于1 200℃的分解炉或预热器中生成，由燃料中含氮化合物被氧化形成。

水泥生产排放废气中的NOx气体含NO和NO2， NO占NOx气体90%，而NOx其毒性是NO的5倍。大量排放的NOx化合物会酸化土壤，影响农作物生长。NOx会使大气产生光化学烟雾现象，破坏臭氧层，从而降低大气中O2的浓度。

二、水泥工业主要NOx控制技术

水泥工业NOx控制分燃烧过程控制和燃烧后烟气排放控制。

燃烧过程控制主要技术是分级燃烧技术。燃烧后烟气排放控制较成熟的技术是选择性非催化剂还原控制技术（简称SNCR技术）。

分级燃烧技术包括空气分级燃烧和燃料分级燃烧。空气分级燃烧指将燃烧所需空气量分成两级送入，使第一级燃烧区内过剩空气系数α在0．8左右，燃料先在缺氧的富燃料条件下燃烧，使得燃烧速度和温度降低，且燃烧生成的CO与NO进行还原反应，将燃烧后空气的剩余部分送入二级燃烧区，保证燃料的完全燃烧。

燃料分级燃烧指在预热器烟室和分解炉之间建立还原燃烧区，将原分解炉用燃料的一部分均布到该区域内，使其缺氧燃烧，以产生CO、CH4、H2、HCN和固体炭还原剂，这些还原剂与窑尾烟气中的NOx发生反应，将NOx还原成N2等气体。

SNCR技术不使用催化剂，而是在水泥生产线预热器分解炉的适当位置喷入氨基还原剂，将废气中的NOx还原成N2的一种控制技术。还原剂主要是氨水，浓度20%，经过高性能的双流喷枪雾化后，喷入分解炉出口烟气温度为850～1 050℃的烟道中，使还原剂与烟道充分混合发生反应，将烟气中的NOx还原成无毒的N2，主要反应方程如下：

三、应用

1．分级燃烧技术应用

海螺集团某水泥公司5 000t/d水泥熟料生产线，应用分级燃烧技术，控制NOx的产生排放，取得较明显效果。

(1)改造原理

应用分级燃烧技术，对原生产线分解炉进行改造，将燃料分级加入，在分解炉锥部形成还原区，还原窑内产生的热力型NOx，抑制燃料型NOx的产生。

(2)改造方案

①在原三次风管上引出一旁路，将一部分三次风引入分解炉上部，在分解炉锥部创造一个缺氧环境，使得煤粉在缺氧条件下燃烧，利于锥部生成还原气氛。

②在分解炉上将煤粉分上下两层喂入，增加燃烧空间，在分解炉锥部设计还原区。适当增加下层煤粉喂入比例，保证缺氧燃烧，产生还原气氛，还原窑尾烟气中大量的NOx。

③减少分解炉锥部截面尺寸，以满足流场需求。

通过上述改造，在操作上控制通风和喂煤量，使NOx的排放量下降达30%。

2．SNCR技术应用

浙江上峰集团某水泥公司2 500t/d水泥熟料生产线，应用SNCR技术，控制生产线废气NOx排放，取得较好效果。

整个NOx减排系统主要由氨水卸载储存、氨水输送、计量分配、喷射和控制等五大系统组成。

氨水通过卸氨泵送到氨水储罐中，储罐顶部有软管同氨水运输槽车顶部出口相连，将卸载过程中产生的氨气返回至槽车释放，形成安全回路，避免氨气污染。

氨罐区及计量分配区设置有氨气泄漏检测仪，核心仪表CEMS及氨表采用西门子产品，氨水的在线调节采用西门子的PLC。

根据对分解炉后段不同部位烟气温度测试，确定喷枪布置位置，正常温度范围在850～1 029℃，设置5～8个高压双流雾化专用喷枪。通过系统对NOx排放量的信息反馈，调节氨水的喷射量。

应用SNCR技术，该生产线废气排放NOx的排放量平均由原720mg/m3，下降到平均250mg/m3，减排效率在50%～70%之间。

[1] 徐恒峰等．新型干法水泥窑炉脱硝技术应用与探讨[J]．水泥工程，2012(3)．

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1671-0711（2014）04-0010-02

2013-12-23）