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800 mg/Nm3以下,个别好的能达到700 mg/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1 600 mg/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1 550 ℃起,到1 900 ℃以指数方次急剧上升,特别在1 750 ℃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
低NOx燃烧措施主要针对窑头燃烧器,有低氮燃烧、低氧燃烧、浓淡偏差燃烧、烟气再循环燃烧、替代燃料燃烧等措施。
如果现有的窑头燃烧器性能比较陈旧,就应该进行升级改造,更新采用大推力、低风量、混合好、火焰细而不长的燃烧器,这主要是应用低氧、低氮、控高温原理,减少NOx的生成。
将煤粉通道布置在轴流风和旋流风两层通道以内,煤风道以内不再设置旋流风,从而使火焰中心的煤粉富集,燃料主要集中在火焰的中心区域,形成燃料密集形火焰,在氧浓度较低的情况下低氮燃烧。
也有专门开发的低NOx燃烧器,除具备上述特点外,还采取了偏差燃烧、替代燃料等措施,这主要是应用燃烧中的同时还原原理。偏差燃烧可利用CO还原部分NOx,使用部分替代燃料不但能控制火焰峰值,而且能发挥其本身含有的少量脱硝氨的作用。
还可采取烟气再循环燃烧技术,比如部分利用窑尾废气作为煤风使用,既实现了低氧、低氮,又增加了还原气氛,还控制了火焰峰值。
根据现有燃烧器的好坏和所采用的低氮燃烧技术的力度不同,该项措施一般能降低NOx排放量5%~30%。