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水泥窑降低氮氧化物的不同方法

在水泥熟料的煅烧过程中，会产生大量的氮氧化物，这些氮氧化物主要是NO和NO2，本文从效果、特点、运行及投资成本等方面对降低氮氧化物的不同方法进行阐述。

在水泥熟料的煅烧过程中，会产生大量的氮氧化物，这些氮氧化物主要是NO和NO2，其中NO约占90%以上，而NO2只有5%～10%。按其来源划分主要有热力型、燃料型、原料型。如何控制NOx的排放，主要从三个方面采取措施：一是在烧成过程中减少其产生；二是在烧成过程中还原一部分；三是在烧成后的废气中还原大部分。本文从效果、特点、运行及投资成本等方面对降低氮氧化物的不同方法进行阐述。

1优化操作稳定工况

结合自身的原燃材料情况，进行详细的化学成分和物理性能分析，抓好整个生产过程中的均衡与均化，严格每道工序的质量管理，优化窑系统的操作参数，把窑系统调整到稳定优化状态，其NOx排放就会有相应的削减。

事实上，从对部分窑的检测结果看，操作管理良好的水泥窑NOx排放都相对较低，一般能达到800mg/Nm3以下，个别好的能达到700mg/Nm3以下，这主要是相应减小了煅烧峰值，抑制了NOx的形成；相反操作管理较差的水泥窑NOx排放就相对较高，个别达到1600mg/Nm3甚至更高。

实际上，加强管理、优化操作和稳定工况，对提高窑的产质量、降低生产成本也是必要的。对于管理较差的窑，该项措施一般能降低NOx排放量10%～15%。

2?降低烧成温度技术

我们已经知道，NOx的形成与烧成温度有很强的相关性，实验表明燃烧温度从1550℃起，到1900℃以指数方次急剧上升，特别在1750℃后几乎是直线上升，而水泥窑的火焰温度峰值就在这个区间。

因此，要降低NOx的生成量，就必须控制好火焰温度，最好是降低一些火焰温度；既要降低火焰温度又要保证熟料的烧成，就必须降低熟料的烧成温度。

降低熟料烧成温度的措施有：一是合理平衡配料方案，在保证熟料质量的情况下，适当提高生料的易烧性；二是加入一定量的矿化剂，降低物料的最低共熔点，从而降低烧成温度。

对于生料易烧性较差的窑，该项措施一般能降低NOx排放量5%～10%。

3?低NOx燃烧技术

选择性非催化还原技术，是目前水泥行业主推的脱硝手段，是在合适的温度窗口喷入脱硝剂氨水或尿素，以此还原烟气中的NOx。

SNCR不用催化剂，直接使用压缩空气经多个喷嘴将脱硝剂吹入烟气中，使NOx在温度窗口内与NH3充分接触一段时间后被还原为N2。这有两个技术难点：一是如何保证喷嘴始终处于温度窗口内，二是如何保证所有NOx与NH3有一定时间的充分接触。

NOx的还原反应需发生在一个特定的温度区间内，这个温度区间被称为“温度窗口”。理论上氨水的最佳反应温度为856℃，尿素的最佳反应温度为890℃，而根据工业经验，这个温度窗口一般在900～1100℃之间。低于这个温度会增加NH3的逃逸率，导致脱硝效率下降，甚至形成NH3和CO污染；高于这个温度，又会导致NH3

实际上，温度窗口在分解炉上的几何分布是不确定的，而且会随着原燃材料和热工状况的波动而波动，喷嘴又不可能做到及时跟踪，所以在实际使用中跳出窗口外的喷氨现象是很难避免的。

另一方面，还原剂在温度窗口内的停留时间与脱硝效率有很强的相关性。试验表明，要想获得理想的脱硝效率，还原剂在温度窗口内的停留时间至少要达到0.5s以上，这又增加了喷嘴的布置和跟踪难度。

SNCR相对于SCR具有一次性投资较小、运行成本较低、占用空间较小的优点，因此才成为目前水泥行业脱硝的主推技术，但我们必须清楚，SNCR还存在上述多种缺点，而且脱硝率较低，一般为

50%~80%；NH3的逃逸率较高，可达SCR的3倍以上；氨水消耗量巨大，根据某使用者经验，一条5000t/d熟料线，每小时就需要用25%的氨水约2.8t，是SCR的16倍，另外氨水资源也是个问题。另外，因为有2800kg/h的氨水入炉，分解炉在用煤、用风上也要做必要的调整。氨水作为脱硝剂加入炉内，升温、汽化、脱硝反应都需要吸热，将直接增加熟料热耗约105kJ/kg熟料，同时增加预热器废气量约6000m3

6选择性催化还原技术（SCR）

选择性催化还原技术，是目前世界上的脱硝主打技术。以氨水或尿素为脱硝剂，在吸收塔内的催化剂作用下作催化选择吸收，脱硝率可达80%~90%。

SCR目前已成为电力行业脱硝的主打技术，但在水泥行业的工业实践才刚刚开始，运行过程中还存在诸多问题。如：烟气尘粒堵塞催化剂层问题，烟气中的碱性物质、CaO、SO2会使催化剂中毒失效问题等。

现在普遍应用的催化剂是以蜂窝状模块化多孔TiO2为载体，表面敷有主催化剂V2O5、辅催化剂WO3，称为钒钛基催化剂，用V2O5?-WO3/TiO2表示。其中V2O5起催化作用，