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水泥炉窑氮氧化物排放控制技术


水泥炉窑氮氧化物排放控制技术
1.水泥行业排放现状和标准的发展 我国的氮氧化物污染日益严重, 十二五规划明确了氮氧化物排放标准, 但我国却缺乏具有自主产 权的脱硝技术。 2007 年全年氮氧化物的排放总量约为 1800 万吨~2000 万吨。 全国氮氧化物的排放量年增长率为 5%~8%。如果不采取进一步的氮氧化物减排措施,到 2030 年我国氮氧化物排放量将达到 354

0 万吨。 目前我国已成为世界第一大 NOx 排放国, 如此巨大的排放量将给公众健康和生态环境带来 灾难性的后果。 全国的水泥企业近 5000 家, 2010 年全国累计水泥总产量 18.7 亿吨。 采用国内技术和装备建设的 新型干法水泥生产线已经达 1300 多条。水泥行业 NOx 排放对全国 NOx 排放贡献率达到 12~ 15%。水泥行业对 NOx 排放贡献仅次与电力行业和机动车尾气排放,位居第三。根据一些不完 全的监测数据显示, 水泥炉窑氮氧化物平均排放浓度大约在 800 ~ 1600 mg/Nm3 左右, 也有一些 数据报道水泥炉窑平均排放浓度为 500 ~800 mg/Nm3 。 水泥行业将严格执行《水泥工业大气污染物排放标准》和《水泥工业除尘工程技术规范》以及可 替代原料、燃料处理的污染控制标准。对水泥行业大气污染物实行总量控制,新建或改扩建水泥 (熟料)生产线项目须配置脱除 NOx 效率不低于 60%的烟气脱硝装置。新建水泥项目要安装在线 排放监控装置,并采用高效污染治理设备。 与火电厂相比,水泥窑炉有着烟气温度波动大,粉尘浓度高, NOx 排放浓度高, SO2 排放浓度 低等特点,这将使减排面临着巨大的挑战! 2.水泥行业 NOX 控制现状 十二五规划明确了全国水泥行业 NOX 排放为 100mg/nm? 。因水泥行业的特殊性,目前水泥行业 还没有较好的减排方法。 SCR 法不仅投资很大、运行费用很高,更主要的是在窑炉出口处粉尘浓度高,催化剂极易被堵 塞而失效。直接影响其推广使用。 SNCR 法对 950~1050℃的“温度窗口”控制要求高,控制不好不仅不能降低 NOX 的排放,还对窑 炉的正常运行和水泥质量产生诸多不利影响。 3.氧化吸收法脱硝技术 3.1 脱硝原理分析: 烟气中 NOx 的主要组成是 NO(占 95%) ,NO 难溶于水,而高价态的 NO2、N2O5 等可溶于水 生成 HNO2 和 HNO3,溶解能力大大提高,从而容易被碱液吸收,达到脱硝的目的。虽然 NO 难溶于水, 但 NO 带有自由基, 当它与氧接触时容易被氧化成 NO2。 将 NO 氧化成高价态的 NO2 , 并提高 NO 的氧化效率将极大的提高脱硝效率。 氧化吸收法是采用气—汽热交换原理, 在烟气进入脱硝塔前利用专用氧化器将烟气中的 NO 氧化 成 NO2 后进入装置内的脱硝反应器中,并在反应器中喷入被特殊活化剂活化和雾化的氨水。该 吸收剂使气态氨、 汽态水与气态的 NOx 迅速反应结合成铵盐和氮气, 从而达到治理 NOx 的目的。 该新技术主要的优势在于,采用自行设计的空气氧化器,将一氧化氮氧化率提高到 90%左右, 而传统技术的氧化率不足 40%,一氧化氮氧化成二氧化氮后经稀碱吸收后,尾气中氮氧化物浓 度达到国家最低排放要求。 3.2 化学反应: 2NO + O2 = NO2 2NO2 + H2O = HNO3 + HNO2 当氨与 HNO3 或 HNO2 接触时产生如下化学反应。 NH3 + HNO3 = NH4NO3 NH3 + HNO2 = NH4NO2

氧化吸收法能脱除 65~85%的氮氧化物。 3.3 性能特点 (1)工艺简单,可实现全程自动化控制,运行管理工作量极少。 (2)测控参数少(PH 值、温度、液位) ,测控技术成熟。 (3)有利于烟气余热的吸收和利用。 (4)不造成(水体、噪声、粉尘等)二次污染。 (5)脱硫剂来源广泛,价格低廉,储运方便。 (6)设备阻力小。脱硫脱硝装置总阻力小于 1500Pa。 (7)维修量少。因该设备无运动部件几乎不需维修。 (8)寿命长。因脱硝效率高,脱硝后烟道内酸性物质极少,减少了对管道和风机的腐蚀程度, 增加了使用寿命。 3.4 新颖性: 它是采用稀氨水为脱硫剂, 利用气体氨与气体 NOX 进行气-汽热交换反应, 生成硝酸铵和氮气, 从而达到脱硝的目的。 3.5 先进性: 此化学反应仅需 0.2 秒即可完成,从而极大地减少了设备的结构复系数,降低成本。另外,所用 辅助设备少,工艺流程简单,具有极强的竞争力。 3.6 独特性: 采用专有技术配方(一种活化剂) ,使稀氨水中的离子态铵转化为分子态氨,为气-汽热交换反 应提供了前提条件。 4.技术参数 (1)对脱硫剂的要求: 氨水浓度 5%-25% 或碳酸氢铵、尿素 (2)脱硫效率:>95% (3)脱硝效率:>80% (4)设备阻力:<1500pa (5) 无二次污染 5. 结论与展望 水泥窑的尾气排放对大气 NOx 污染的贡献仅次于电力行业和机动车尾气排放,要完成“十二五” 期间国家的 NOx 减排指标,需要严格控制水泥窑的 NOx 排放。 因水泥行业的特殊性,烟气温度波动大,粉尘浓度高,氮氧化物排放浓度高,以致目前流行的 SCR 与 SNCR 法都不能满足排放标准的要求。 随着新型干法水泥技术的发展和环保标准的提高, 氧化吸收法脱硝将会成为主流技术, 是满足更 严格环保标准的唯一的技术选择。


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