水泥企业氮氧化物减排

水泥企业氮氧化物减排（通用7篇）

水泥企业氮氧化物减排 篇1

1 引言

2011年我国水泥行业氮氧化物排放总量约220万吨,约占我国工业氮氧化物排放总量的10%,仅次于火力发电和机动车尾气排放,位居第三。氮氧化物的排放问题已经成为制约我国水泥工业可持续发展的因素之一。在“十二五”规划中,2015年氮氧化物排放总量的控制目标比2010年下降10%。现行的《水泥工业大气污染物排放标准》规定,一般地区NOX的排放指标浓度控制在400mg/m3以下,重点区域控制在320mg/m3以下。因此,水泥行业开展氮氧化物减排工作已成为必然。

水泥行业可行的NOX控制措施可分为一次措施和二次措施。一次措施指通过生产工艺或原(燃)料的改变,如低NOx燃烧器、分解炉分级燃烧、工艺优化控制、添加矿化剂、燃料替代等,减少NOX的产生。采取这些综合措施后,大约可降低20%~30%的NOX排放量,相应NOX排放浓度可降至600~700mg/m3。二次措施是指末端治理措施,包括选择性非催化还原(SNCR)技术、选择性催化还原(SCR)技术、SNCR-SCR联合脱硝技术等烟气脱硝措施,其中SNCR是目前比较成熟可行的技术,脱硝效率一般为40%~60%。

2 SNCR降低NOX原理及实践

2.1 SNCR的原理

选择性非催化还原(简称SNCR)是指无催化剂的作用下,在适合脱硝反应的“温度窗口”内喷入还原剂将烟气中的氮氧化物还原为无害的氮气和水。因其投资成本低、运行可靠,在水泥行业被广泛运用。该技术在水泥窑实施过程中,一般以氨水或尿素溶液作为还原剂,在分解炉的合适位置喷入,喷入的还原剂在烟气自身的热力运动和喷枪合理的雾化分散作用下,与氮氧化物充分混合,在适合的温度和气氛下,反应生成氮气和水。发生的反应如下:

如温度进一步提高,则可能发生以下反应:

当温度<800℃时,NH3与NO的反应速度很慢,但当温度>1 050℃时,反应式(4)会逐渐起主导作用。

2.2 具体实践

陕西某水泥企业2012年建设投运了SNCR脱硝系统,该系统主要包括氨水储存罐2个,氨水调配、输送系统1套,雾化喷枪1套,雾化控制系统1套,电气控制系统及接入DCS系统设备1套。

在该系统后期运行中,氮氧化物平均排放浓度从820mg/m3、10%O2降低到330mg/m3、10%O2,脱硝效率约为60%,还原剂氨水消耗量为0.5~0.8m3/h(20%Wt),运行成本压力较大。

2016年初针对以前存在的设计缺陷进行了技术改造,取得了良好的效果。

改造内容包括:

(1)更改喷枪类型,减小了氨水雾化粒径,缩短了氨水雾化时间。

(2)更改喷枪数量,由原来的4支增加到12支,提高氨水与烟气混合均匀度。

(3)喷枪插入位置优化,选择分解炉燃烧完成区域并远离C4下料影响。通过以上改造,该脱硝系统运行效果有了明显的改善,氮氧化物平均排放浓度降低到289mg/m3、10%O2,平均脱硝效率为65%,同时还原剂的消耗量降低到0.2~0.3m3/h(20%Wt),运行成本减少约60%。

3 分级燃烧技术的原理与实践

3.1 分级燃烧技术的原理

分级燃烧技术主要分为空气分级燃烧和燃料分级燃烧。空气分级燃烧是目前使用较多的低氮氧化物燃烧技术之一,本文主要介绍燃料分级燃烧。燃料分级燃烧,也称“再燃烧”,是把燃料分成两股或多股燃料流,这些燃料流经过三个燃烧区发生燃烧反应。第一燃烧区为富氧燃烧区,第二燃烧区通常称为再燃烧区,空气过剩系数(用β表示)<1,为缺氧燃烧区。在此燃烧区,第一燃烧区产生的NOX被还原,同时其还原效果将受过剩空气系数、还原区温度及粉料滞留时间的影响。第三燃烧区为燃尽区,其空气过剩系数>1。燃料分级燃烧技术是将分解炉分为主燃区、再燃区和燃尽区。主燃区供入全部熟料的70%~90%,采用常规的低过剩空气系数(β<1.2)燃烧生成NOX;与主燃区相邻的再燃区,只供给10%~30%的燃料,不供入空气,形成很强的还原性气氛(β=0.8~0.9),将主燃区形成的NOX还原成N2分子;燃尽区只供入燃尽风,在正常的过剩空气(β=1.1左右)条件下,使未燃烧的CO和飞灰中的碳燃烧完全。水泥窑燃料分级燃烧技术在窑尾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,将燃煤中的挥发组分在缺氧燃烧的状态下迅速燃烧,并产生CO、CH4、H2、HCN和固定碳等还原剂组分。这些还原组分会与窑尾烟气中的NOX发生反应,将NOX还原成N2等无污染的惰性气体。主要还原剂的反应如下:

此项技术促使NOX在还原气氛下被分解还原,利用工艺调整降低了NOX的产生量,脱硝效率一般为10%~30%。为达标排放,该技术一般与SNCR技术联合使用,在与SNCR技术的联合使用中,减少了SNCR过程中的氨水的使用量,降低了整体脱硝运行成本。

同时,此项技术对抑制SOx的发生也有一定的作用。通过对烧成工艺的局部调整和优化,分级燃烧可将烧成系统调整到稳定的可控状态下,不仅可以提高燃烧效率,而且与三次风配合使用,还可使预热器充分发挥脱硫塔的效果,降低窑内高温区产生的SOX的浓度。其具体原理如下:

在水泥窑中,该反应的正向反应速度在1 100℃时迅速加快,使得粉料中的硫酸盐分解为SO2(SOX)而进入废气中。当温度下降且方程式右边的分解生成物足够多时,正反应的速度下降,而逆反应的速度加快。此时,在窑内高温区分解出来的SO2(SOX)更易被Ca O吸收,并反应生成硫酸盐。所以,只要将窑尾和预热器内的条件控制得当,促使上述反应逆向进行,在窑内高温区所产生的SO2(SOX)就可以被窑尾和预热器系统内的Ca O吸收,降低SO2(SOX)排放浓度。但新型干法水泥生产线硫排放超标通常主要是由原料中含硫化物或有机硫等非硫酸盐的硫造成的,原料进入旋风筒的C2~C1风管后发生氧化反应产生SO2,这种情况下要想降低废气中硫的排放,必须对预热器C2旋风筒或以后的废气进行处置,引入Ca O或Ca(OH)2等碱性物质进行化学反应,才能有效解决硫排放的问题。

3.2 具体实践

通过分级燃烧和工艺调整控制NOX和SOX的排放浓度是21世纪初在日本和世界多地被采用的技术,下面是某国水泥公司使用此项技术抑制NOX和SOX排放的案例。

3.2.1 降低NOX发生浓度的案例

某水泥企业位于北京外围地区,北京地区为加强环保,将NOX的排放标准设定为≤260mg/m3(标)。为了达到排放标准,该公司的SNCR脱硝系统氨水消耗量达到1.6~2.0m3/h(20%Wt),氨水的大量使用给企业的运行成本带来了沉重的负担。为了在达到环保要求下降低成本,该公司于2015年底在其5 000t/d熟料生产线上采用了上述窑尾燃料分级燃烧系统。

该分级燃烧系统的工艺简单,主要是将窑尾分解炉的两个燃烧器更换成推荐使用的低NOX燃烧器,在窑尾增加一个低NOX燃烧器,这样从分解炉分取一部分燃料到窑尾进行燃烧,借此来抑制NOX的发生量。

改造施工简单、时间短、费用低。分级燃烧运行以来,氨水的使用量由原来的1.6~2.0m3/h(20%Wt)降至0.6~1.0m3/h(20%Wt),大大降低了企业的生产成本。

3.2.2 降低SOX发生浓度的案例

位于日本太平洋沿岸的某水泥企业,原料中的SO3含量偏高(~0.85%),但初步判断这些硫基本为硫酸盐的硫,由于窑尾系统存在严重的还原气氛,给废气硫排放带来更大压力。通过采用与上述类似的烧成工艺的调整和优化措施,窑尾及预热器内的气氛尤其是氧气浓度达到适合于式(7)反应的逆反应方向的条件,促使适量浓度的氧气和SO2及足够多的Ca O发生逆向反应,使得窑内高温下挥发出来的大部分SOx被反应吸收而生成硫酸盐(Ca SO4),这些生成的硫酸盐被带入熟料而排出烧成系统之外(熟料中的SO3含量高时>1.5%)。通过采取这些技术措施,因还原气氛造成的硫排放有所降低,达到低于日本环保标准值的水平。

4 结语

SNCR系统是水泥生产线降低NOX发生的有效措施,合理的工艺设计和设备选型不但能使排放浓度达标,而且可以减少企业的环保负担。

水泥窑的燃料分级燃烧技术是抑制NOX发生的有效措施,这在理论和实践中都得到了证明。当其配合SNCR系统使用时,能够减少SNCR系统氨水使用量,降低运行成本。

燃料分级燃烧技术能够改善烧成状态,提高挥发分可控程度,使预热器充分发挥出脱硫效果,是水泥生产线控制SOX排放浓度的较为经济和有效的做法。

参考文献

[1]常捷,蔡顺华,等.水泥窑烟气脱硝技术[M].北京:化学工业出版社,2012.11.

水泥工业氮氧化物减排的途径 篇2

NOx的减排实现途径可从燃料生命周期的3个阶段入手, 即燃烧前、燃烧中和燃烧后[1,2,3]。当前, 燃烧前脱氮的研究很少, 几乎所有的研究成果都集中在燃烧中和燃烧后的NOx的控制。国际上把燃烧中NOx的所有控制措施统称为一次措施, 把燃烧后的NOx控制措施统称为二次措施, 又称为烟气脱氮技术。目前, 燃烧中NOx控制技术主要是指低氮燃烧技术, 该技术是根据燃料在燃烧过程中NOx的生成机理, 通过改进燃烧技术来降低NOx的生成和排放, 大致可分为两类, 即低氮燃烧器和分级燃烧技术 (包括空气分级燃烧技术和燃料分级燃烧技术) 。

烟气脱氮技术主要包括选择性催化还原法[4,5] (简称SCR) 、选择性非催化还原法[6,7,8] (简称SNCR) 、选择性非催化还原与选择性催化还原联合法[9] (SNCR-SCR) 、液体吸收法、微生物法、活性炭吸附法、电子束法等。其中, 前三种方法是目前世界上普遍应用的工业化方法。本文就这几种技术进行综述。

1 低氮燃烧技术

1.1 低氮燃烧器

低氮燃烧器通常采用5%～7%一次风, 其目的是减少火焰湍流, 延迟燃料与空气混合, 并建立主燃烧的富燃料区。一些设计为通过在燃烧器边缘高速喷入燃料以在燃烧器中心产生低压区, 如图1所示。

低压区通过燃烧器中心延长线附近的内部逆流区, 产生回流风, 形成的循环气流中氧气含量低。因此, 燃料在被二次风稀释之前, 即在第一阶段氧气不足区 (贫氧区) 发生燃烧。

美国数家水泥厂应用低氮燃烧器结果显示, 5个窑应用Pyro-Jet低氮燃烧器后, NOx减排范围为15%～33%;4个窑应用Rotaflam低氮燃烧器后, NOx减排范围为23%～47%, 其中湿法长窑平均减排14%;1个窑应用低氮燃烧器后, NOx减排范围为30%～40%。

1.2 分级燃烧系统

分级燃烧的原理是燃料、燃烧空气及生料分别引入。分级燃烧体系复杂, 要求综合监测和控制体系的温度、燃料、生料及三次风的量和比例。若燃料在分解炉及预热器内未充分燃烧, CO排放量会显著增加。目前已有三类多级燃烧系统在美国一些水泥生产企业得到成功应用。

1) 美国布兰福德萨旺尼水泥 (SAC) 公司的空气分级燃烧系统构造如图2所示。其中, 预燃室独立于炉外, 适合燃烧较难燃烧的物质, 如石油焦。该系统NOx排放量为1.0～1.2kg/t熟料。

2) 美国纽贝里佛罗里达水泥公司 (FRI) 的空气-燃料分级燃烧系统构造如图3所示。没有采用独立的预燃室, 有一个小型分解炉。2004年的监控显示, 该公司30天平均NOx排放量一般在0.8～1.1kg/t熟料之间, 日排放量范围为0.45～1.68kg/t熟料。

3) 美国佛罗里达州的大力神水泥公司 (Titan) 的燃料-空气顺序引入分级燃烧系统构造如图4所示。所有的燃料在窑尾附近还原气氛里燃烧, 三次风在分解炉较低部位导入, 生料从分解炉不同部位导入。这种设计可使得三次风经过还原区后温度迅速降低, 从而减少了窑炉烟气污染物的排放。长期观测显示, 该分级燃烧系统处于还原气氛且工况运行良好的情况下, NOx平均排放量为1.0～1.1kg/t熟料;分级燃烧系统处于氧化气氛且工况运行良好的情况下, NOx平均排放量为1.6～1.8kg/t熟料。

国外一些水泥公司运用分级燃烧系统、过程控制及低氮燃烧器后, NOx排放量范围为0.6～1.65kg/t熟料。其中11个企业平均NOx排放量为1.35kg/t熟料。

汤姆森等人对预热器窑/预分解窑应用低氮燃烧器和分级燃烧技术进行研究后发现:不同比例的煤粉进入预分解系统还原区会产生不同的NOx排放量, 见表1。当100%煤粉进入还原区后NOx排放量会减少44% (相对于0%煤粉进入还原区后NOx排放量) 。

低氮燃烧技术工艺成熟, 投资与运行费用较低, 已在燃煤窑炉中得到较为广泛的应用。我国有关研发单位和窑炉供应商针对不同的影响因素, 对低氮燃烧器做了大量的改进和优化, 使其性能日趋完善, 品种日益增多, 并实现了自行设计、制造和安装调试。

2 烟气脱氮技术

2.1 SCR法

SCR是指烟气中的NOx在催化剂的作用下, 与还原剂 (如NH3或尿素) 发生反应并生成N2和H2O。

SCR系统中, 无水氨通常以空气、蒸汽或氨水溶液稀释, 通过催化剂层注射。催化剂为以二氧化钛、五氧化二钒和沸石为基础的材料, 通常由陶瓷材料支持 (例如外形为蜂巢整体) 。催化剂的存在使得脱氮反应可以在较低的温度下进行。

不同的废气温度适合使用的催化剂不同。金属基催化剂通常适用于232～427℃;而357～593℃乃至更高温度下, 适合使用含有铂和钯贵重金属的沸石催化剂。

SCR系统中, 通常控制NH3/NOx摩尔比为 (1.05～1.1) :1, 可实现NOx转化率为80%～90%, 伴随着产生10ppm未反应的NH3从反应器中逸出。脱除NOx效率取决于烟气温度、NH3/NOx的摩尔比、烟气中的停留时间及催化剂层。

水泥窑系统中可安装SCR的地点为除尘设备后 (“低粉尘”系统) 和预热器废气出口处 (“高粉尘”系统) 。“低粉尘”系统的优点是延长催化剂的寿命, 且更低的堵塞风险, 缺点是需增加额外能量, 以将废气加热至适宜催化剂的温度。“高粉尘”系统的优点是出预热器的烟气温度几乎与催化剂所需的温度相同, 故不需增加额外的能量投入;缺点是催化剂可能会被烟气中的粉尘作用引起活性减弱的状况, 需吹灰器来帮助缓解这个问题。此外, 废气中存在的碱、CaO和SO2对催化剂的活性也会造成影响。

世界上第一个应用SCR脱氮技术的水泥企业是德国索伦霍芬水泥厂, 该厂是预热器窑, 水泥年产量为555 000t, 采用“高粉尘”系统, 25%氨水溶液, 氨逸出量小于1mg/m3。SCR反应器中含有6个催化剂层, 通常使用其中的3个。进入SCR装置中的烟气温度为320～340℃、一般其脱氮率为59%～67%。初始NOx浓度≥3 000mg/m3时, 其脱氮率可高于80%;初始NOx浓度在1 000～1 600mg/m3时, 脱氮后NOx浓度为400～550mg/m3。

SCR技术在我国水泥窑烟气脱氮应用中还处于空白, 主要是其一次投资和运行成本高, 主要表现在催化剂价格昂贵;失效的催化剂是一种重金属富集物, 需作特殊处置。

水泥窑烟气经余热发电后温度不足200℃, 也限制了SCR技术的应用。因此, 现有的催化剂无法满足水泥窑烟气SCR技术的要求。需针对水泥窑特有的烟气成分开发脱氮用催化材料 (低温高活性、抗毒化和抗粉尘等) 以及SCR脱氮工艺技术及装置。

2.2 SNCR法

SNCR技术是一种不用催化剂, 在850～1 100℃范围内还原NOx的方法, 还原剂常用NH3或尿素。

SNCR工艺过程简单描述为以氨水或尿素的形式, 适宜温度时在烟气中喷入氨, 以实现水泥窑炉NOx减排。SNCR技术减排效果取决于温度、停留时间、湍流、氧含量及气体流等因素。

适合SNCR反应进行的温度也极为苛刻, 温度过高, NH3会与烟气反应, 从而增加NOx排放量;温度过低, NOx还原反应速度过于缓慢, 过多未反应的NH3在原料中积累或逸出。760～930℃时, NH3的效率大于尿素的, 而950～1 040℃时, 尿素的效率大于氨NH3的。对于预分解窑系统, 最适合的喷入点在窑尾上升管道以及旋风预热器下部。Polysius公司认为最适宜SNCR的还原剂喷入点有三个, 如图5所示:a.还原条件下分解炉燃烧区 (930～990℃) ;b.混合室前上部进气口的氧化区 (850～890℃) ;c.混合室之后, 进气至旋风筒底部之间的区域。据估计, 按 (1～1.5) ∶1的NH3/NOx摩尔比喷入NH3, NOx减排率为60%～80%。然而过量的NH3会与SO2或SO3反应, 从而影响上部预热器、污染控制设备及烟囱的运行。同时过量的NH3可能外逸造成污染。

拉法基田纳西州洛锡安水泥公司有两条生产线应用SNCR技术。该公司经过两周NOx排放检测发现, 1号生产线的脱氮率为40%～45%, 2号生产线的脱氮率为30%～40%。美国利哈伊水泥公司应用SNCR技术后, 工况运行稳定期间, 脱氮率为22%。日本某水泥厂采用SNCR技术后, NOx的脱氮率为30%～75%[10]。

相对于SCR技术, SNCR技术系统简单, 只需在现有的燃煤窑炉的基础上增加NH3或尿素储槽以及NH3或尿素喷射装置及其喷射口即可, 因而初始投资相对低得多, 运行成本相对较低, 脱氮效率一般在30%～50%, 比较适用于对在役窑炉的改造。目前美国是世界上应用该技术实例最多的国家。

该工艺目前应用的主要瓶颈为:温度对SNCR的还原反应的影响较大。由于炉内的温度分布受到窑炉的负荷和煤种等多种因素的影响, 这就要求SNCR的喷氨位置随温度的变化而变化, 在操作上增加了难度。

2.3 SNCR-SCR法

SNCR-SCR法是将还原剂喷入炉内脱除部分NOx, 逸出的NH3再与未脱除的NOx进行催化还原反应的一种脱氮方法。

SNCR-SCR联合烟气脱氮技术结合了两者的优势, 该联合工艺于20世纪70年代首次在日本的一座燃油电厂进行试验, 试验结果表明了该技术是可行的, 并在美国有较多的工程应用。

2.4 其他烟气脱氮技术

目前, 国内外对液体吸收法、微生物法、活性炭吸附法和电子束法等烟气脱氮技术在水泥窑烟气中的研究和应用都基本处于空白。

3 结束语

采用低氮燃烧技术后, NOx排放浓度仍不达标或不满足总量要求时, 应进行烟气脱氮改造。脱氮的投资费用相对于低氮燃烧技术改造要高, 同时其运行费用也比较高。在一些对NOx排放控制较为严格的发达国家, 也都是先采用低氮燃烧技术后再进行烟气脱氮, 以降低NOx控制综合成本。

欧美、日本等发达国家在NOx减排控制技术和材料方面的研究处于领先水平。我国水泥行业在NOx减排方面的研究处于起步阶段, 低氮燃烧器、DD炉等技术的使用在NOx的减排和控制方面也取得了一定的进展。然而, 在NOx检测、减排技术、管理手段、政策的配套性和可操作性等方面与发达国家相比还存在一定差距。随着国家日益严格的NOx减排标准, 开发脱氮率较高的NOx减排技术和关键材料已成为当务之急。我国水泥工业NOx减排研究仍任重而道远。

参考文献

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浅析水泥行业中氮氧化物的减排 篇3

1 氮氧化物产生的原因分析

在水泥熟料的煅烧过程中所产生的大量的氮氧化物主要包括一氧化氮和二氧化氮, 其中一氧化氮约在90%以上。根据其来源的不同, 大体上可以分成三类: (1) 热力型氮氧化物, 当水泥坏砖窑中的温度大于1400℃时, 燃烧空气中的氧气就会与氮气进行反应, 生产氮氧化物, 而且生成量随温度的增加以指数的形式增加。该类型的氮氧化物约占总量的20%左右; (2) 瞬时型氮氧化物, 燃料中的碳氢化合物在浓度较高的区域所产生的烃与空气中的氮气分子发生反应, 瞬时形成的氮氧化物; (3) 燃料型氮氧化物, 是指燃料中的氮化合物在燃烧的过过场中先发生热分解继而有继续氧化成氮氧化物, 此时的产物主要是一氧化氮。由于氮原子的结合能较小, 在较低的温度下就可以产生较多的氮氧化物, 以此种方式产生氮氧化物约占总量的80%左右。

2 氮氧化物的减排技术

针对氮氧化物产生途径的分析, 可以从三个方面来采取措施, 加强对氮氧化物的减排:一是在烧成过程中减少氮氧化物的产生;二是在燃烧过程中还原一部分氮氧化物;三是在废气中还原大部分氮氧化物。

2.1 优化工况

通过对部分水泥窑的检测结果发现, 操作管理水平较高的水泥窑其氮氧化物的排放都相对较低, 基本可以达到800 mg/Nm3以下, 甚至可以达到700 mg/Nm3以下;相反管理较差的水泥窑氮氧化物的排放浓度就相对较高, 个别可以达到1600 mg/Nm3。究其原因是减小了煅烧的峰值。因此, 在实际生产过程中, 首先要对所用原燃料进行详细的成分和性能分析, 严格每道工序的管理质量, 对窑系统的操作参数进行优化, 调整到稳定的优化状态, 减少氧化物的排放2.2降低烧成温度

通过前面的分析, 我们知道氮氧化物的形成与烧成温度具有很大的关系, 当燃烧温度在1550℃~1900℃区间时, 氮氧化物的生成量以指数的形式急剧上升, 特别是在1750℃后, 几乎呈现出直线上升的趋势。同时水泥窑的火焰温度峰值也出现在这个区域。

因此, 若要降低氮氧化物的生成量, 就要严格的控制好火焰的温度, 当然是温度越低越好。若要同时满足降低火焰温度又要保证熟料的烧成, 就必须要降低熟料的烧成温度, 具体措施:一是优化配料方案, 在保证质量的前提下, 适当提高生料的易燃性;二是在物料中加入一定的矿化剂, 降低物料的共沸点, 从而达到降低烧成温度的目的。

2.3 设备技术分析

与降低氮氧化物相关性较大的设备主要是窑头燃烧器, 目前市场上主要有低氮燃烧、低氧燃烧、浓淡偏差燃烧、烟气再循环燃烧、代替燃料燃烧等等。

当前对于窑头燃烧器的升级改造, 主要是通过采用大推力、低风量、火焰细但不长的燃烧器, 其目的是通过低氧、低氮控制高温的方式实现减少氮氧化物的生成。实现低氧燃烧的方法是将煤粉的通道设置在轴流风和旋流风两层通道以内, 且不再设置旋流风, 使得煤粉负极在火焰的中心区域, 形成燃料的密集形火焰。所谓的底氮氧化物燃烧器是指在燃烧的过程中利用CO还原部分的氮氧化物, 或者加入代替燃料来控制火焰的峰值。

除了上述方法外, 还可以采用烟气再循环技术, 如用窑尾废气作为煤风使用, 很好的实现了低氧、低氮、增加还原气氛, 同时还很好的控制了火焰的峰值。

2.4 分级燃烧

分级燃烧就是根据燃烧温度或者气氛的不同进行分级, 在不同的部位燃烧, 以现实减少氮氧化物的目的。温度分级法是把不需要高温烧成的气体在窑头以外进行燃烧, 以减少氮氧化物的生产, 窑外分解就是利用的这种技术;按气氛分级就是先将分解炉分成主还原区、弱还原区、若还原区几个部分。把在高温区形成的氮氧化物在还原气氛中进行还原, 然后再在富氧气氛中把窑外煤燃尽。该技术如果使用合理, 一般可以降低氮氧化物的排放量30%~50%。

2.5 选择性非催化还原技术和选择性催化还原技术

这两种技术都采用了氨基还原氮氧化物的技术, 常用的还原剂有氨、尿素。其区别在于SNCR技术不用催化剂二SCR使用了催化剂, 所以, SNCR的还原温度要求较高, 需要在950℃~1050℃的高温区域进行, 而SCR的反应温度则降到了300℃~450℃, 因此脱硝效果也得到了极大的提高。

虽然效果较好, 但投入也较大, 特别是一次性投入和催化剂的投入, 也在一定程度上影响了该项技术的普遍推广。

随着对氮氧化物污染重视的不断提高, 对排污技术的不断研究, 氮氧化物的减排必定会取得完美的成绩。

摘要：水泥行业的氮氧化物的排放量已经成为火力发电、汽车尾气的第三大户。鉴于氮氧化物具有活性高、氧化性强等特点, 已成为我国环境污染的关键污染物。本文对氮氧化物的减排技术进行了深入的分析。

关键词：水泥行业,氮氧化物,减排

参考文献

水泥企业氮氧化物减排 篇4

1 国外水泥行业氮氧化物减排技术与标准

1.1 氮氧化物减排技术

国外水泥行业氮氧化物减排起步较早, 自上世纪90年代, 欧洲水泥企业开始推广氮氧化物减排技术, 应用较为广泛的为低氮燃烧器、燃料分级燃烧技术、选择性非催化还原 (SNCR) 等技术。

低氮燃烧器。低氮燃烧器不但可以使用传统的煤粉, 还可以燃烧天然气、燃油和替代燃料。其主要特征是一次空气量较低, 空气燃料混合好, 点燃快, 火焰粗壮, 燃料在高温区停留时间短, 使氮氧化物的生成量降低, 氮氧化物减排效率为10%~30%。

燃料分级燃烧技术。燃料分级燃烧是脱硝的有效手段, 是将在一级燃烧区内生成的氮氧化物在二级燃烧区内还原成氮分子, 使氮氧化物的排放浓度进一步降低, 减排效率可达30%~50%。一种分级燃烧方式是从分解炉底部加入燃料或替代燃料, 在缺氧的条件下进行第一次缺氧燃烧, 具有还原性的可燃气和未燃烧的替代燃料随着上升的气流与三次风相遇, 发生第二次燃烧。优点是不需要额外的大型设备, 工艺控制较简单。缺点是对替代燃料的品质要求较高, 且处理量受到限制;另一种分级燃烧方式是采用专用的气化设备将替代燃料气化成可燃气体后, 可燃气进入分解炉进行二次燃烧。

选择性非催化还原技术 (SNCR) 。SNCR是在欧洲、日本等国普遍采用的氮氧化物减排技术, 是一种不用催化剂还原氮氧化物的方法。将氨水和尿素液化后通过高压喷嘴喷入分解炉内, 把氮氧化物还原成氮气和水蒸气。SNCR烟气脱硝技术的脱硝效率一般为25%~50%。

选择性催化还原 (SCR) 技术。SCR是使用适当的催化剂, 在一定条件下, 用氨作为催化反应的还原剂, 使氮氧化物转化为氮气和水蒸气。SCR脱硝技术氮氧化物减排效果高达85%~95%, 可保证水泥窑排放浓度降到100~200mg/Nm3, 满足更严格的排放标准。但SCR需要使用和消耗价格昂贵的贵金属催化剂, 且由于水泥企业废气的粉尘浓度很高, 碱金属含量较高, 易使催化剂中毒和堵塞。SCR技术用于水泥窑的氮氧化物减排尚未成熟, 欧洲水泥协会正在组织进行工业实验。

1.2 氮氧化物排放标准

2000年12月4日欧洲规定协同处置固废的水泥厂氮氧化物排放标准限值为老厂800mg/Nm3, 新厂500mg/Nm3。2011年1月6日起, 新标准更新为500 mg/Nm3。瑞士、奥地利等欧洲国家执行500mg/Nm3的水泥窑氮氧化物排放标准, 美国水泥窑氮氧化物排放标准为900 mg/Nm3, 日本排放标准为480 mg/Nm3。德国是水泥窑氮氧化物减排技术较先进的国家, 其氮氧化物排放标准比欧洲标准更为严格:使用传统燃料的水泥厂及燃料替代率在60%以下的水泥厂, 执行500 mg/Nm3, 燃料替代率在60%以上的水泥厂, 2012年前执行350 mg/Nm3的标准, 从2013年起, 新建厂和由重大改进的老厂将执行200 mg/Nm3的新标准。近年来, 在“Best Available Techniques For The Cement Industry”等氮氧化物减排技术文件的指导下, 德国水泥窑氮氧化物的平均排放水平大幅下降, 从2000年的550 mg/Nm3左右降至2010年的350 mg/Nm3, 下降了36.4%。

2 我国水泥行业氮氧化物减排现状

2.1 氮氧化物排放及控制现状

我国水泥行业是氮氧化物排放的主要行业之一, 近年来, 随着水泥产量的增加, 氮氧化物排放呈逐年增长态势。2006年水泥行业氮氧化物排放59.8万t, 2009年增至87万t, 增长了45.4% (见图1) 。

我国水泥行业的氮氧化物减排并未真正开始推广, 企业尚未大规模开展脱硝工程建设。从水泥行业氮氧化物控制技术的使用情况来看, 除一些水泥窑采用了低氮燃烧器设计, 以及部分新型干法窑通过控制分解炉产生还原性气氛削减氮氧化物排放外, 基本未采取任何控制措施。

2.2 氮氧化物排放标准

1985年我国颁布了第一个水泥行业环保标准, 即《水泥工业污染物排放标准》 (GB 4915-85) , 标准中未对水泥窑炉的氮氧化物排放提出限制。1996年对该标准进行了修订, 并更名为《水泥厂大气污染物排放标准》 (GB4915-1996) , 水泥窑炉氮氧化物排放限值为800 mg/m3。2004年颁布了新的《水泥工业大气污染物排放标准》 (GB 4915-2004) , 该标准对已建和新建水泥厂的氮氧化物排放要求未作区分, 水泥窑炉氮氧化物排放限值也为800 mg/m3 (见表1) 。

我国尚未出台对水泥行业氮氧化物减排的扶持政策, 部分省份发布了水泥行业的脱硝减排期限和具体实施方案, 如福建、湖南和四川等省份对2013年和“十二五”期间水泥行业须完成的脱硝投运设施建设进行了严格规定 (见表2) , 并开始逐步落实试点工作, 但就如何扶持、补贴、鼓励水泥企业实施脱硝工程的地方政策细则均未见颁布。

3 几点思考

目前我国已进入氮氧化物控制时期, 《国家“十二五”规划》新增了氮氧化物排放的约束性指标, 《环境保护“十二五”规划》明确提出, “新型干法水泥窑要进行低氮燃烧技术改造, 新建水泥生产线要安装效率不低于60%的脱硝设施”。2010年工信部印发了《关于水泥工业节能减排的指导意见》, 提出:到“十二五”末, 水泥工业氮氧化物排放在2009年基础上降低25%。《水泥工业“十二五”规划》指出, “十二五”氮氧化物排放总量年均降低10%, 重点推进窑炉烟气的氮氧化物源头削减, 新建新型干法水泥生产线要配套建设烟气脱硝装置, 对已建成的日产4 000t及艺术熟料生产线, 应尽快实施烟气脱硝改造。系列举措表明“十二五”期间, 我国将加大对水泥行业的氮氧化物排放控制。基于目前我国水泥行业的氮氧化物减排现状, 提出以下几点思考建议:

首先, 进一步修订氮氧化物减排标准。我国水泥行业氮氧化物排放标准与欧盟、日本等国相比较为宽松, “十二五”应制定科学合理的氮氧化物排放标准, 建议结合水泥行业目前技术、设备和改造资金投入情况, 对已建和新建水泥生产线实行差别过渡的氮氧化物排放限值, 为实现“十二五”水泥行业的氮氧化物减排目标提供有力保障。

其次, 加强氮氧化物减排适用技术的研发、推广和应用。根据水泥窑氮氧化物产生的机理和影响因素, 我国水泥企业可以选用的脱硝技术包括低氮燃烧器、分级燃烧技术、SNCR技术和可替代燃料等技术。“十二五”应尽快推动氮氧化物控制技术的规模化示范应用和产业化推广, 中央财政资金对水泥企业的脱硝技术创新和技术推广应用应给予重点支持, 为水泥行业氮氧化物的大规模削减提供更多的技术和资金支撑。

第三, 推行烟气脱硝示范工程建设, 并给予政策优惠。对氮氧化物排放实行严格的总量控制, 大力推行烟气脱硝示范工程建设, 并逐步推广。现有和新建生产线安装高效脱硝装置, 对采用脱硝装置的企业给予政策优惠, 鼓励水泥企业开展氮氧化物减排。

第四, 加强水泥企业氮氧化物在线监测, 强化氮氧化物排放监督, 确保水泥企业氮氧化物排放达标运行。

摘要：本文分析了国内外水泥行业氮氧化物减排现状, 并对“十二五”我国水泥行业氮氧化物减排提出了几点思考建议。

关键词：水泥,氮氧化物,减排

参考文献

[1]嵇鹰, 田耀鹏, 徐德龙.水泥工业NOx排放控制探讨[J].西安建筑科技大学学报 (自然科学版) , 2009 (6) .

[2]高长明.我国水泥工业氮氧化物排放量及其脱硝力度的探讨[J].水泥工程, 2011 (4) .

[3]顾军, 何光明.欧洲水泥窑NOx减排考察报告[J].中国水泥, 2012 (2) .

[4]周永康.水泥窑烟气脱氮技术介绍[J].水泥, 2012 (1) .

水泥企业氮氧化物减排 篇5

水泥工业也可变身绿色产业·一新书《氮氧化物减排》提供了最直观有效的减排指导节RSffl新技术《事水泥工业是氮氧化物的重要排放源。当前, 水泥企业减排任务艰巨。进入“十二五”后, 环境形势的变化对水泥工业大气污染防治, 特别是氮氧化物总量减排提山了更高的要求。从世界范围来看, 已实施的水泥厂脱硝工程, 几乎全部采) Tj SNCR脱硝技术, 是目前水泥行业脱硝的主流技术。SNCR脱硝技术占地面枳小、对工业窑炉改造的工作量少、施工安装周期短、节哲投资。P是在国家政策、资金的引导下, 各地水泥企业纷纷开始大范围建设以SNCR技术为主的脱硝项目。水泥工业烟气脱硝技术在我国起步吋间短, 烟气脱硝技术方案尚没有统一的标准, 工程质量和实际脱硝效果千差万别。为使读者对水泥工业烟气脱硝技术有一个更深入的广解, 本书对此技术做了全而详细的介绍, 广泛收集了国内外水泥行业烟气脱硝最新技术以及建设、设备运行和调试的相关资料, 并着力突出烟气脱硝技术在水泥行业的T.程应f|J�本书用大量篇幅讲解水泥脱硝技术的工程应用, 丨羊细列举f国内八条己采用SNCR脱硝技术并取得成效的水泥工业生产线, 为水泥企业提供最直观最有效的氮氧化物减排方法, 包括对脱硝装置的施工、安装、调试、运行、维护以及安全措施与事故预防, 同吋对操作屮会遇到的疑难闷题进彳」·详细剖析, 并给予解决方案。因此, 本书不仅li丨作为水泥企业应对氮氧化物控制标准达标的必备实用技术手册, 更给烟雾脱硝工程中所涉及的设备企业的技术管理人w提供了最直观有效的帮助和指导, 具有很好的实用性和可操作性。China Building Materials Press木社微店本社微信:zgjcgycbs mimm mmma传播料技进步满足丨t会沿求rmmim本书销售电话:010-88386906戴老师

水泥企业氮氧化物减排 篇6

《关于化解产能严重过剩矛盾的指导意见》在分析我国出现产能严重过剩成因中就有:资源要素市场化改革滞后, 政策、规划、标准、环保等引导和约束不强, 投资体制和管理方式不完善, 监督检查和责任追究不到位, 导致生产要素价格扭曲, 公平竞争的市场环境不健全, 市场机制作用未能有效发挥, 落后产能退出渠道不畅, 产能过剩矛盾不断加剧。

因此, 在化解产能严重过剩的主要任务中提到要淘汰和退出落后产能。要引导产能有序退出。完善激励和约束政策, 研究建立过剩产能退出的法律制度, 引导企业主动退出过剩行业。对超过能耗限额标准和环保不达标的企业, 实施差别电价和惩罚性电价、水价等差别价格政策。

水泥企业氮氧化物减排 篇7

1 树立企业发展，环保先行的思想

公司位于龙岩市东城区，距市中心不足3km。建厂初期，公司领导就坚持企业发展与保护环境并举的方针，做到全线生产工艺设备与环保设备同时设计、同时施工、同时使用。公司共投资900多万元，安装了18套收尘效率高、技术可靠的除尘器，从资金和技术上保证了生产线所有污染源的达标排放。

注重厂区环境的美化绿化。公司制定了环境管理方案，先后投资100多万元，分三年对厂区进行绿化美化。目前公司办公楼、生产车间周围和厂区道路两侧已完成了绿化工作，绿化面积11065m2，绿化率达100%。如今厂区内绿草如茵，树木成林，枝叶繁茂，展现出花园式工厂的风采。

2 推行ISO14001环境管理体系标准，完善各项管理制度

为了进一步规范企业的环保行为，提高管理水平，增强员工的环保意识，2004年公司在改版ISO9001质量管理体系标准的同时推行ISO14001环境管理体系标准，实行一体化管理，使质量管理与环境管理双脚齐步走。公司制定了环境管理方针、目标和环境管理方案，颁布了质量、环境《一体化管理手册》、《程序文件》;根据公司的实际情况，编制了《环境因素识别登记表(包括应急预案)》，对各工作、生产场所进行了环境因素的识别，对重要环境因素加强控制，制定了《环境保护管理》、《粉尘无组织排放管理》、《袋收尘器管理》、《电收尘器管理》、《生活垃圾和固体废弃物的处理及管理办法》、《危险化学品领用与保管制度》及《安全文明生产管理》等十多项管理制度和20多项环保设施的操作规程，并将其汇编成册，下发到班组岗位，由各部门(车间)负责人对环境目标、指标进行分解，对员工进行培训，应用多种形式在公司内进行宣传教育———如公司内部论坛、墙报、会议等形式，使全公司员工充分理解建立ISO14001环境管理体系的重要性，认识到环境保护是每位员工应尽的义务和责任，认识到“不是企业消灭污染、就是污染消灭企业”，认识到只有做好环保工作，才能确保企业的生存。并将环保责任落实到每个岗位、每个员工，从而推动公司环保治理工作走上制度化、规范化、标准化、法制化轨道，有力地保证公司环保工作的顺利开展。2004年11月通过ISO14001的现场审核，获得了ISO14001的认证证书，成为福建省第二家，龙岩市第一家取得ISO14001认证证书的水泥企业。

3 矿山整治

厂区傍山而建，后山就是储藏8000多万吨石灰石的东宝山，而“东宝春云”是龙岩八大景点之一。为响应政府的号召，保护美丽的家园，公司于2002年6月投资600多万元将露天开采改为洞采;2004年起就着手矿山“青山挂白”治理工作，种植尾巨桉10000多棵，爬山虎3000多株，种植草皮300多亩，绿化面积达到26.7万平方米。“遍体鳞伤”的矿山现已是绿树成阴，“东宝春云”萦绕山涧，令人心旷神怡、美不胜收。

4 加强监督检查与管理，重奖重罚

公司专门成立安全环保考核小组，组长由总经理、副组长由生产副总亲自担任，在日常管理方面做到：划分区域，责任到人;设备挂牌———标明：设备编号、型号、责任人，一对一的清洁生产。对一些易出现污染事故的部位进行了重点防治，每周由生产副总带领各职能部门、车间负责人进行安全环保联合检查。根据现场检查的情况，对存在污染隐患的部门提出限期整改，对环保设施发生故障或不能达到设计收尘效果的坚决实行“一停、二报、三检修”制度，杜绝了污染事故的发生。

公司安全环保考核小组按部门(或车间)编制了详细的考核细则。每月小组成员按考核细则不定期对全厂的安全、环保工作进行现场检查评比，评出最好与最差的车间(或部门)，对最好的单位给予重奖，最差的单位给予重罚，考核结果与车间(部门)负责人的工资挂钩，并纳入当月绩效考核，从而杜绝了应付和消极对待环保工作的现象，有效调动了各职能部门(车间)负责人搞好环保工作的积极性和主动性，促使他们在管理生产的同时搞好设备“跑、冒、滴、漏”的治理工作。

5 加强技术改造与生产管理

(1) 2005～2006年公司在3.5m×10m中卸生料磨、3.2m×13m水泥磨 (带辊压机) 安装进相机，在大功率风机电机安装了变频调速装置，减少无功功率损失，提高用电效率，水泥综合电耗逐年降低(表1)。

(2)加强生产过程控制，稳定生料成分，提高窑操作技术水平，提高窑的台时产量;加强设备的巡查与维护，确保设备运转率。经过全体员工的共同努力，公司窑产与窑的运转率均有大幅度提高，熟料单位标准煤耗、电耗明显下降(见表1)。

从表1可以看出：2007年上半年熟料单位标准煤耗比同行业平均水平下降11.8kg标准煤，熟料单位电耗比行业平均水平下降15.3kWh。

(3)充分利用循环水资源，公司循环水利用率达85%以上。

6 签订环保责任书，明确减排目标

2007年6月2日与区政府签订了《新罗区“十一五”主要污染物总量削减目标环保责任书》，明确减排目标。2006年公司SO2实际排放量为24.785t/年(2006年环保检测结果数据)，远低于政府允许的排放量352t/年。

7 加大散装水泥销售力度

据国家权威部门的科学测算，使用1万吨散装水泥比使用袋装水泥可减少水泥损耗450t，节约包装用纸60t，节约煤炭78t，节约水资源1.2×104m3，节约电力7.2×104kWh，节约烧碱22t[1]。

1 1 结束语

一直以来被认为是高耗能、高污染的水泥企业，随着高效除尘技术的发展与应用，随着循环经济的不断开发与应用，随着科学技术的不断创新与发展，随着企业管理水平的不断提高，不仅可以消除污染，同时还可以吸收处理城市垃圾和各种工业废渣，变废为宝，综合利用。我们相信，绿色环保、清洁生产、节能减排的新型水泥企业必将越来越受大家的关注。

参考文献