《安全环境-环保技术》之新型干法水泥生产线氮氧化物排放的影响因素 VIP专享VIP免费

新型干法水泥生产线氮氧化物排放的影响因素随着国家对水泥行业环保要求越来越严，NOx的减排工作成为水泥企业的首要任务之一。河北省《水泥工业大气污染物排放标准》DB12/2167—2015规定NOx排放最大不超过260mg/Nm3；北京市《水泥工业大气污染物排放标准》标准规定NOx排放最大不超过200mg/Nm3；河南省在《河南省2018年大气污染防治攻坚实施方案》中要求水泥行业2018年10月底前，实现NOx排放最大不超过150mg/Nm3；江苏省已经提出在2019年6月实现NOx最高排放不超过100mg/Nm3的目标。由此可见，氮氧化物的排放标准越来越严，这就要求企业必须切实行动起来，未雨绸缪，做好技术探索和储备，以满足和适应更严的标准。目前国内水泥窑脱硝技术可归纳为：燃烧前治理技术、燃烧中治理技术和燃烧后治理技术，当前被普遍采用和认可的技术多以稳定入窑生料和稳定窑况为前提，分级燃烧技术+SNCR脱硝技术相结合的形式。华北是全国大气污染最严重的区域之一，对水泥企业的氮氧化物排放也最严格。本研究选择了华北区域内氮氧化物排放水平较低的7条水泥生产线，并对其进行测试和分析，探讨CO浓度、炉型、喷枪位置等因素对脱硝效率的影响。1生产线基本情况介绍7条水泥生产线的基本情况见表1。表17条水泥生产线基本情况2测试方法采用德国testo350便携式烟气分析仪对窑尾不同位置的烟气成分进行测试，并与在线烟气分析仪监测数据进行了比对。测试烟室和分解炉的高温烟气成分时，采用自制的耐高温前置过滤取气装置，可耐1300℃以上高温。测试的位置以五级单列旋流喷腾炉为例，烟室部位、分解炉出口、五级旋风筒出口或四级旋风筒出口、窑尾烟囱等，对带有预燃室和流化床炉的生产线还测试了预燃室和流化床炉的出口烟气成分。旋流喷腾炉烟气成分测试位置示意见图1。图1旋流喷腾炉烟气成分测试位置示意煤粉的工业分析和元素分析参考GB/T212—2008《煤的工业分析方法》和GB/T31391—2015《煤的元素分析》。3测试结果通过对7条水泥生产线的窑尾各部位烟气成分进行测试，结果见表2。测试结果表明，7条生产线中窑尾烟囱氮氧化物排放浓度均低于160mg/Nm3，其中3条生产线窑尾烟囱氮氧化物排放浓度低于100mg/Nm3，远远低于目前国家标准的要求。表2预热器各部位管道中烟气的NOx排放浓度mg/Nm3注：计算氮氧化物的排放浓度按照国标GB4915—2013，基准含氧量为10%。4分析与讨论4.1CO浓度对NOx排放浓度的影响回转窑会产生热力型NOx和燃料型NOx，其中以热力型NOx为主。温度和气氛是影响回转窑内NOx浓度的两个最重要因素，根据捷里道维奇机理描述，当温度低于1500℃时，热力型NOx的生成量很少；高于1500℃时，温度每升高100℃，热力型NOx的生成速度将增大6~7倍。所以在保证熟料良好煅烧的前提下要适当控制窑内温度，避免局部超高温产生大量NOx。表3是D生产线窑尾烟室气体成分测试结果，可以看出当窑尾烟室O2浓度越高（过剩空气系数大）时，CO浓度越低，烟气中NOx浓度越高；反之，CO浓度越高，烟气中NOx浓度越低。窑尾烟室CO浓度高可有效抑制和还原NOx，主反应式为：2CO+2NO→2CO2+N2（1）表3D生产线不同时间测试烟室气体成分结果由于测试位置在烟室中上部，测试结果并不一定能准确和真实反应窑内气氛情况，其他因素亦可能影响测试结果，如窑尾的密闭性、热生料中含有未燃尽煤粉、烟室缩口物料沉降掉入烟室等，都可能导致测试结果的误差。但通过测试数据得到的以上规律是值得参考的。如果想进一步准确掌握窑内真实的气氛情况，建议安装在线烟气分析仪，并通过长期观察以总结相关规律。此外，窑内的还原气氛会增加SO2的挥发，可能造成系统结皮或SO2排放超标。为了避免SO2过量挥发，窑内燃烧必须保证氧化气氛，这也是熟料煅烧的基本要求。同时降低NOx和SO2浓度是一对矛盾体，在实际生产和操作过程中，为了控制窑内气氛，首先应根据所使用的燃料类型，结合生料中的硫、碱含量等，应选择良好的、易于调整的燃烧器；其次保持窑内微氧化气氛，窑尾过量O2建议控制在0.8%~2%，以防止结皮、结圈的形成，从而确保熟料的质量；最后，生料必须易于煅烧，从而使煅烧温度尽可能地低。4.2炉型对氮氧化物排放浓度的影响分解炉的型式有多种，以...