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水泥厂NOx减排技术 Reducing NOx emission 李东风、李安平 Li Dongfeng, Li Anping （南京凯盛水泥技术工程有限公司，210036） (Nanjing Triumph Cement Technology Engineering Co., Ltd, 210036) 摘要： Abstract: In the present paper the NOx formation is discussed, and some De-NOx examples are given for cement industry. A new Low-NOx precalciner with lower invest, lower running cost and higher efficiency of De-NOx is presented. 关键词：氮氧化合物、减排、环保 Keywords: NOx, Reduction, Pollution, Low-NOx precalciner 1 引言 根据《中华人民共和国大气污染防治法》，我国制定了《水泥工业大气污染物排放标准》GB 4915-2004)。《标准》规定，新建生产线自2005 年1 月1 日起及现有生产线自2010年1月1日起，水泥窑及窑磨一体机的氮氧化合物以NO2计排放浓度必须小于800mg/m3(指烟气中O2含量10％状态下的排放浓度)。 m3，因此我国还有相当数量的生产线要达到800mg/m3的排放要求还是非常困难的。作为水泥工业技术人员，有必要研究氮氧化合物形成机理，积极在水泥行业推广适用的、经济有效的NOx减排技术。 2 氮氧化合物形成机理 燃料燃烧过程中主要存在种，热力型燃料氮。 热力型NO是当燃烧气体在1600℃以上高温区有足够停留时间时，氮分子N2和氧原子O化合生成的，氧分子O2的分裂随着温度升高急剧加快，所以N2与O的反应速度系数K值也跟着快速增大，NO的形成速度和形成量也随温度升高 Bowman[2]给出了热力型NO的相关反应速率常数K： 反应式 速率常数(m3/mol.s) 温度() O + N2 → NO + N 7.6×107×exp(-38000/T) 2000~5000 N + NO → N2 + O 1.6×107 300~5000 N + O2 → NO + O 6.4×103×T×exp(-3150/T) 300~3000 O + NO → O2 + N 1.5×103×T×exp(-19500/T) 1000~3000 N + OH → NO + H 3.3×107 300~2500 NO + H → N + OH 2.0×108×exp(-23650/T) 1000~3000 由燃料氮形成的NO量主要与煤中焦炭部分的氮含量、挥发性的氮含量和反应条件如温度、过剩空气系数等因素有关。燃料氮的化学结合能较低，在600～800℃的较低温度区就能形成NO所以在水泥回转窑分解炉的燃烧过程中也会产生NO。中的氮火焰回流区的形成情况会产生不同数量的NO，影响总的NOx排放量。未燃尽的焦炭颗粒由火焰内部回流区逸出，在氧化气氛条件下释放出氮并形成NO。挥发分在回转窑中仅需便能分解，挥发性的氮几乎都是在火焰核心释放出来，缺氧，存在较高的原子团如CO、H2浓度，形成的NO被还原成N，在新一代低NOx燃烧器上。 [3]，证明在不同的过剩空气系数下，NOx生成量也不同。当过剩空气系数为1.05 时所生成的NOx最多。当过剩空气系数小于1.0 时，会造成不完全燃烧，燃料的热量不能全部释放出来，产生大量的CO，而CO会还原所生成的NOx，所以此时NOx排放很少。当过剩空气系数远大于1.0 时，燃料燃烧所释放出来热量会被过量的空气和烟气吸收，火焰温度受到限制，使得NOx浓度有所下降。 3 水泥厂NOx减排技术 3.1 窑头用低NOx燃烧器 回转窑中的热力型NOx主要是由窑头燃烧器产生的，提高一次风喷出速度，提高一次风喷出动量，降低一次风量，提高卷吸高温二次风的能力。 选择性非催化还原技术SNCR） 选择性非催化还原技术是一种燃烧后的脱硝技术在没有催化剂的情况下，向烟气中喷入一定量的还原剂如氨水，碳氢化合物等，把氮氧化物还原成氮气。 3.3 选择性催化还原技术(SCR) 选择性催化还原法就是在固体催化剂存在下，利用各种还原性气体（如H2、CO、烃类、NH3）和NO反应使之转化为N2的方法。以NH3做还原剂时，金属氧化物〔如V2O5、MnO2等〕是最常用的SCR工业催化剂。催化剂是影响NOx脱除效率的重要因素，除此之外，温度、还原剂浓度、催化剂种类和量等对脱氮效果影响显著。由于选择性催化还原法运行成本比较高，而且影响因素复杂，目前