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1、水泥熟料生产线水泥熟料生产线NOx减排技术介绍减排技术介绍主要内容主要内容三、低氮燃烧技术三、低氮燃烧技术四、烟气脱硝技术四、烟气脱硝技术五、小结五、小结一、引言一、引言二、二、NOxNOx的生成机理及排放现状的生成机理及排放现状一、引言一、引言 2010年水泥行业准入条件（工原2010第127号）中要求：新建或改扩建水泥(熟料)生产线项目须配置脱除脱除NOxNOx效率不低于效率不低于60%60%的烟气脱硝装置；在水泥工业节能减排的指导意见（工信部节2010582号）中提出：现有日产2000吨以上工厂，建设低NOx设施，推广低NOx技术，并达到NOx排放浓度降低降低25%25%的实施效果；20
2、11年国家“十二五”节能减排综合性工作方案中要求，20152015年年全国氮氧化物排放总量控制在2046.2万吨，比比20102010年下降年下降10%10%，新型干法水泥窑实施低氮燃烧技术改造，配套建设脱硝设施；水泥工业大气污染物排放标准GB4915-2004正在修订,现有生产线（2016年1月1日起）和新建生产线（2013年1月1日起）氮氧化物的排放浓度限值将执行执行500mg/Nm500mg/Nm3 3的标准。新老标准的对照比较如下：名称水泥窑及窑磨一体机煤磨及冷却机破碎机、磨机、包装机及其它通风生产设备颗粒物二氧化硫氮氧化物(以NO2计)氟化物(以总F计)颗粒物颗粒物老老标标准准现有生
3、产线2006.7.1-2009.12.3110040080010100502010.1.1以后5020080055030新建生产线2005.1.1以后5020080055030新新标标准准现有生产线2013.1.1-2015.12.3150200800800550302016.1.1以后3010050050053020新建生产线2013.1.1以后3010050050053020重点地区205030030032010水泥工业大气污染物排放标准新老标准对比表水泥工业大气污染物排放标准新老标准对比表单位：单位：mg/Nmmg/Nm3 3注：1、重点地区具体地域范围、实施时间，由国务院环境保护行政主
4、管部门或省级人民政府规定；2、新建生产线是指环境影响报告书通过审批的新、改、扩建水泥矿山、水泥制造、水泥制品生产线。1、氮氧化物的概述二、二、NOxNOx的生成机理及排放现状的生成机理及排放现状 氮氧化物（NOx）是指氮的氧化物的总称，主要包括NO、NO2、N2O、N2O3、N2O4、N2O5等。氮的各种氧化物中，除NO2外，其他均不稳定。污染大气的主要是NO及NO2、N2O，此外，N2O3也是大气特别是高层大气的污染物之一。环境监测废气中的氮氧化物（NOx）一般是指NO及NO2这两者的总称。NOx对人、动植物具有极大危害性。当空气中的NOx含量达100150ppm时，人在0.51h内就会引起
5、肺水肿而死亡；当空气中NOx含量2.5ppm时，豆类及西红柿叶子在7h后就变成白色。NOx也是形成酸雨、酸雾的原因之一，它还能与碳氧化物形成光化学烟雾。水泥厂烟气中的氮氧化物（NOx）主要为NO和少量的NO2，其中NO占95%以上（通过对多条水泥生产线的实际检测和标定的结果看，在预热器出口NO2含量只占0.5%左右，在618风机出口NO2含量也小于2%）。2010年全国水泥产量18.7亿吨，排放NOx约200万吨，平均单位水泥产品氮氧化物（NOx）排放量为1.07kg/t-ce；第一次全国污染源普查工业污染源产排污系数手册显示，4000t/d水泥熟料生产线NOx的排放量为1.584kg/t-c
6、l。热力型热力型NOxNOx（Thermal NOx）,为空气中的N2在高温下氧化而产生的NOx。产生量主要取决于温度，低于1350几乎不生成，但温度超过1500将大量生成。N2+O NO+N O2+N NO+O N+OH NO+H 其生成量与燃烧温度、氧气浓度、高温区停留时间等有关。2 2、水泥熟料生产线氮氧化物的形成机理、水泥熟料生产线氮氧化物的形成机理 燃料型燃料型NOxNOx（Fuel NOx）,是燃料中的氮的化合物在燃烧过程中热分解且氧化而生成。挥发分挥发分N N中中的的NH3NH3和和HCHCN N的的氧化途径。氧化途径。快速型快速型NOxNOx（Fenimore NOx）,是空气
7、中的N2与燃料中的碳氢离子团（CH、CH2等）在反应区附近快速生成的NOx，其生成量较少，一般占总NOx的5%以下。快速型快速型NOxNOx的的形成途径。形成途径。燃烧过程中燃烧过程中NOxNOx的的三种形成机理对排放量的贡献三种形成机理对排放量的贡献3 3、氮氧化物的排放现状、氮氧化物的排放现状系统中系统中NOxNOx的的产生部位及形式。产生部位及形式。集团对NOx的减排工作十分重视，目前熟料生产线的整体NOx排放状况控制较好（也有个别排放异常较高），根据调度中心统计数据初步归纳分析如下：。分生产线规模统计结果如下表：生产线规模生产线规模数量数量（条）（条）NOxNOx浓度正常值浓度正常值（
8、mg/Nmmg/Nm3 3，10%O10%O2 2）NOxNOx浓度范围浓度范围（mg/Nmmg/Nm3 3，10%O10%O2 2）2000-2500t/d2000-2500t/d8 8777777580-580-108010804000-5000t/d4000-5000t/d6060748748520-1070520-10708000-10000t/d8000-10000t/d5 5692692520-800520-800集团内水泥熟料生产线集团内水泥熟料生产线NOxNOx的排放状况的排放状况 分炉型统计结果如下表：序号序号炉型炉型数量（台）数量（台）NOxNOx平均排放浓度平均排放浓度(
9、mg/Nm(mg/Nm3 3)1 1TDFTDF1919749 749 2 2CDCCDC1111831 831 3 3NSTNST2525748 748 4 4CKSVCKSV1212686 686 5 5FLS+POLYSIUSFLS+POLYSIUS6 6718 718 分区域统计结果如下表：序号序号区域区域生产线数量（条）生产线数量（条）NOxNOx平均排放浓度平均排放浓度(mg/Nm(mg/Nm3 3)1 1省内省内32327227222 2湖南湖南7 77257253 3江西江西4 47637634 4广东广东6 66666665 5广西广西9 99139136 6川渝川渝4 48
10、398397 7陕甘陕甘5 57057058 8贵州贵州3 38578579 9苏浙苏浙3 38548541010合计合计/平均平均7373750750三、三、NOxNOx减排技术减排技术1 1、烟气脱硝方法、烟气脱硝方法NOXNOX减排技术减排技术二次减排技术二次减排技术一次减一次减排技术排技术选择性非催化还原（选择性非催化还原（SNCRSNCR）法）法选择性催化还原（选择性催化还原（SCRSCR）法）法降低烧成温度降低烧成温度降低空气过剩系数降低空气过剩系数火焰长度火焰长度窑截面空气流量窑截面空气流量低低NOXNOX燃烧器燃烧器分级燃烧技术分级燃烧技术1 1、低氮燃烧技术方法分类、低氮燃烧
11、技术方法分类 低氮燃烧技术低氮燃烧技术是应用最广泛、经济实用的NOx减排措施。它通过改变燃烧设备的燃烧条件来降低NOx的形成，具体来说，是通过调节燃烧温度、烟气中的氧的浓度、烟气在高温区的停留时间等方法来抑制NOx的生成或还原已生成的NOx。低氮燃烧技术方法主要有：1、分解炉分级燃烧；2、采用低NOx燃烧器（改变火焰形状、降低一次风量等）；3、优化操作和配料（降低过剩空气系数、降低烧成温度等）。（1 1）低氮燃烧技术）低氮燃烧技术2 2、分解炉分级燃烧技术原理、分解炉分级燃烧技术原理 分解炉分级燃烧有两种形式：空气分级燃烧和燃料分级燃烧。空气分级燃烧空气分级燃烧是指将燃烧所需的空气（三次风）分
12、成两级送入，使第一级燃烧区内过剩空气系数在0.8左右，燃料先在缺氧富燃料条件下燃烧，使得燃烧速度和温度降低，且燃烧生成的CO与NO进行还原反应。将燃烧用的空气的剩余部分输入二级燃烧区内，保证燃料的完全燃烧。燃料分级燃烧燃料分级燃烧是指在烟室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，使其缺氧燃烧以便产生 CO、CH4、H2、HCN和固定碳等还原剂。这些还原剂与窑尾烟气中的NOx发生反应，将NOx还原成N2等无污染的惰性气体。此外，煤粉在缺氧条件下燃烧也抑制了自身燃料型NOx产生，从而实现水泥生产过程中的 NOx 减排。主要化学反应过程如下：2CO+2NO N2+2CO2
13、 2H2+2NO N2+2H2O 2NHi+2NO N2+分解炉分级燃烧的原理虽然都一样，但具体采用的燃料分级燃烧形式，选择还原区的位置却各不相同。常见的分级燃烧还原区位置有窑尾烟室、烟室上升烟道和分解炉锥部三种，例如：POLYSIUS烧成系统采用窑尾烟还原区，FLS和南京院采用烟室上升烟道还原区，日本川崎采用的是分解炉锥部还原区。各种燃料分级燃烧形式形成还原区的分煤量也各不一样，但一般分级燃烧技术的脱硝效率在15-40%左右。3 3、燃料分级燃烧技术方案、燃料分级燃烧技术方案 枞阳海螺万吨线分级燃烧工艺流程图（POLYSIUS,烟室喂煤量为分解炉喂煤量的10%，1-3t/h）(1)POLYS
14、IUS(1)POLYSIUS分级燃烧技术方案分级燃烧技术方案 铜陵海螺万吨线设计分级燃烧工艺流程图（FLS，脱氮区喂煤量分解炉喂煤量的100%，31t/h）(2)FLS(2)FLS分级燃烧技术方案分级燃烧技术方案 C-KSV分解炉炉底喷腾床的中心部位，设有两个燃料喷嘴，由此喷入的燃料在低氧状态下燃烧，可使窑烟气的NOx还原，减小其排放量，整个系统排放量设计值仅525mg/Nm3。还 原 区下 喷 煤 点上 喷 煤 点分 解 炉(3)CKSV(3)CKSV低氮型分解炉低氮型分解炉 南京院设计的南京院设计的5000t/d5000t/d线分解炉分级燃烧改造示意图线分解炉分级燃烧改造示意图（脱氮区喂煤
15、量最大为分解炉喂煤量的70%，一般为6-8t/h）(4)(4)南京院分级燃烧技术方案南京院分级燃烧技术方案日产日产5000t5000t熟料生产线低氮燃烧改造工艺流程图熟料生产线低氮燃烧改造工艺流程图(5)(5)海螺开发的分级燃烧技术方案海螺开发的分级燃烧技术方案日产日产5000t5000t熟料生产线分解炉改造前后情况熟料生产线分解炉改造前后情况主要改造的技术要点：主要改造的技术要点：喷入分解炉的煤粉，通过分煤管线改造，分成上下两层四个喷煤管进入分解炉，将一部分煤粉引入分解炉锥部，在缺氧的情况下进行不完全燃将一部分煤粉引入分解炉锥部，在缺氧的情况下进行不完全燃烧，生成大量烧，生成大量COCO、H
16、CNHCN等还原成分等还原成分，在锥部形成强还原区，还原回转窑中生成的氮氧化物。调整分解炉锥部煤粉燃烧空间，使煤粉的燃烧更加充分；对窑尾烟室入炉烟气进行整流整流，改变上升烟道尺寸，使窑内烟气入炉流场稳定；窑尾烟室上升管道与分解炉锥部连接处设计弧面跳台设计弧面跳台，防止塌料现象发生，同时易于生料与气流充分混合；根据原系统运行情况，调整调整C4C4下料点位置下料点位置，使生料沿分解炉锥部内侧下滑，避免分解炉锥部高温结皮现象；根据原三次风入炉速度及分布情况，改造三次风入炉形式，调整三次风调整三次风入口形状、面积和风速入口形状、面积和风速。4 4、分解炉分级燃烧技术实例介绍、分解炉分级燃烧技术实例介绍 枞阳海螺万吨线烧成系统为引进欧洲某水泥装备公司21世纪最新一代特大型预分解系统，系统采用了先进的低NOx分级燃烧技术,其系统主要有窑头燃烧器和低NOx型分解炉。(1 1)枞阳海螺万吨熟料生产线分级燃烧脱氮技术使用情况枞阳海螺万吨熟料生产线分级燃烧脱氮技术使用情况分级燃烧原理图分级燃烧原理图现场照片：三次风上下部入炉,上部一路入炉,下部两路入炉上挡板下挡板三次风管窑尾脱氮燃烧器烟室脱氮燃烧器主要工
