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脱硝减排氮氧化物 四大脱硝技术先容
编辑:九五至尊vi手机版  来源:九五至尊游戏平台手机版   发布时间:2015-08-31

一、减排氮氧化物社会效益

    氮氧化物(NOx)是大气的主要污染物之一,包括NONO2N2ON2O3N2O5 等多种氮的氧化物,燃煤窑炉排放的NOx 中绝大部分是NONO的毒性不是很大,但是在大气中NO可以氧化生成NO2NO2比较稳定,其毒性是NO45倍。空气中NO2的含量3.5×10‐6(体积分数)持续1h,就开始对人体有影响;含量为(2050)×10‐6 时,对人眼有刺激作用。含量达到150×10‐6 时,对人体器官产生强烈的刺激作用。此外NOx 还导致光化学烟雾和酸雨的形成。由于大气的氧化性,NOx 在大气中可形成硝酸(HNO3)和硝酸盐细颗粒物,同硫酸(H2SO4)和硫酸盐颗粒物一起,易加速区域性酸雨的恶化 。

随着我国工业的持续发展,由氮氧化物等污染物引起的臭氧和细粒子污染问题日益突出,严重威胁着人民群众的身体健康,成为当前迫切需要解决的环境问题。2011年全国人大审议通过了“十二五”规划纲要,提出将氮氧化物首次列入约束性指标体系,要求“十二五”期间工业氮氧化物排放减少10%,氮氧化物减排已经成为我国下一阶段污染治理和减排的重点。

二、水泥厂脱硝工艺选择

目前,水泥窑NOx控制技术主要包括低氮燃烧器、分级燃烧法、非选择性催化还原法(SNCR)和选择性催化还原法(SCR等,各控制技术的脱氮效率如下表所示:

NOx 控制技术

NOx 燃烧器

SCR 

分级燃烧

SNCR

脱氮效率

10~15%

85~90%

25~30%

50~70%

1NOx燃烧器

目前在国内已经有广泛应用,但其效果受窑工况影响较大,一般NOx的排放量不能达到预期效果或效果不明显。

低氮燃烧器一般把一次风分成浓淡两股,浓相在内,更靠近火焰中心;淡相在外,贴近水冷壁。浓相在内着火时,火焰温度相对较高,但是氧气比相对较少,故生成的氮氧化物的几率相对减少;淡相在外,氧气比相对较大,但由于距火焰高温区域较远,温度相对较低,故氮氧化物的生成也不会很多。 根据氮氧化合物生成机理,影响氮氧化合物生成量的因素主要有火焰温度、燃烧器区段氧浓度、燃烧产物在高温区停留时间和煤的特性,而降低氮氧化合物生成量的途径主要有两个方面:降低火焰温度,防止局部高温;降低过量空气系数和氧浓度,使煤粉在缺氧的条件下燃烧。 概况: 用改变燃烧条件的方法来降低NOx的排放,统称为低NOx燃烧技术。在各种降低NOx排放的技术中,低NOx燃烧技术采用最广、相对简单、经济并且有效。 

2SCR 

SCR 法具有脱氮效率高的优势,在电厂锅炉脱氮被广泛应用。但由于SCR操作温度窗口和含尘量的特殊要求,极少应用在国内外水泥生产线上,主要原因为:(1)出的烟气通常用于余热发电,出余热发电系统的烟气温度无法满足SCR 的温度要求;(2)窑尾框架周边基本上没有布置SCR催化剂框架的空间;(3)出的烟气中高浓度粉尘及其有害元素易造成催化剂破损和失效;4一次性投资大;烟气通过催化剂的阻力增大了窑系统的阻力;(5)催化剂每三年需要更换,运行成本高。 

3分级燃烧技术

分级燃烧脱氮的基本原理是在烟室和分解炉之间建立还原燃烧区,将原分解炉用煤的一部分均布到该区域内,使其缺氧燃烧(第一级燃烧区域内空气过剩系数小于1)以便产生 COCH4H2HCN 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。其主要反应如下:

2CO +2 NO → N2+ 2CO2

NH+NH → N2+H2

2H2+2NO → N2+2H2O

分级燃烧脱氮技术具有以下优点:

有效降低的NOx排放,可达到2530%的NOx脱除率;

无运行成本,且对水泥正常生产无不利影响;

无二次污染,分级燃烧脱氮技术是一项清洁的技术,没有任何固体或液体的污染物或副产物生成;

分级燃烧脱氮技术缺点:

一次投资大,需要适当停窑周期实施改造,同时要有经验中控操作人员进行调整。

4SNCR脱硝技术

该法将氨水(质量浓度20%25%)或尿素溶液(质量浓度80%~20%)通过雾化喷射系统直接喷入分解炉合适温度区域(850~1100),雾化后的氨与NOxNONO2 等混合物)进行选择性非催化还原反应,将NOx转化成无污染的N2当反应区温度过低时,反应效率会降低;当反应区温度过高时,氨会直接被氧化成N2NO。喷氨后炉内发生的化学反应有:

4NO+4NH3+O2→4N2+6H2

6NO+4NH3→5N2+6H2O

    6 NO2+8NH3→7N2+12H2O

2 NO2+4NH3 +O2→ 3N2+6H2O

尿素作为还原剂的化学反应有:

2 CO(NH2)2+4 NO+O24 N2+2 CO2+4 H2O

6 CO(NH2)2+8 NO2+O2→10 N2+6 CO2+12 H2O

SNCR工艺的NOx脱除效率主要取决于反应温度、NH3NOx的化学计量比、混合程度、反应时间等。研究表明SNCR工艺的温度控制至关重要,最佳反应温度是850,若温度过低,NH3的反应不完全,容易造成NH3泄漏;而温度过高,NH3则容易被氧化为NOx,抵消了NH3的脱除效率。温度过高或过低都会导致还原剂的损失和NOx脱除率下降

氨水喷枪
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