水泥窯煙氣脫硝技術(shù)

前言

硝泛指含氮的氧化物，主要有N2O、NO、NO2、N2O3等，多以NO、NO2形式存在，故簡稱NOx。NOx污染主要來源于生產(chǎn)、生活中所用的煤、石油等燃料燃燒的產(chǎn)物。當(dāng)NOx與碳?xì)浠锕泊嬗诳諝庵袝r(shí)，經(jīng)紫外線照射，發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生一種光化學(xué)煙霧，是有毒的二次污染。吸入NO可引起變性血紅蛋白的形成，對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生不利的影響；NO2比NO的毒性高4～5倍，可引起肺損害等病變。由于國內(nèi)巨量的水泥產(chǎn)能，水泥企業(yè)所產(chǎn)生的NOx的危害一直受到環(huán)境保護(hù)部門的關(guān)注，而NOx的減排也是國家綠色產(chǎn)業(yè)政策和履行國際相關(guān)公約義務(wù)的重要方面。在國家水泥NOx排放標(biāo)準(zhǔn)公布之前，已經(jīng)有部分省市在積極地開展地方標(biāo)準(zhǔn)的制定，而從水泥行業(yè)目前的技術(shù)水平和運(yùn)行方式來看，要想完全滿足更嚴(yán)格的國家標(biāo)準(zhǔn)基本上是不可能的，因此，NOx控制和減排技術(shù)已經(jīng)是水泥行業(yè)必然的選擇。本書從水泥窯內(nèi)NOx產(chǎn)生的機(jī)理入手，結(jié)合水泥窯自身的特點(diǎn)，分析了各種脫硝技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，詳細(xì)介紹分級(jí)燃燒、低氮型燃燒器、SNCR、SCR及節(jié)煤脫硝組合技術(shù)等方法，給現(xiàn)有水泥生產(chǎn)線提供可靠的脫硝技術(shù)，來滿足國家環(huán)保新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)NOx排放的要求，保證水泥企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。本書分為五章，參加編寫的有四川卡森科技有限公司/四川晨光工程設(shè)計(jì)院建材分院的常捷、徐成崗、代禮榮、溫常凱、常樂；成都建材設(shè)計(jì)研究院的蔡順華；南京工業(yè)大學(xué)的嚴(yán)生、王國鴻等。第1章概述，分析脫硝的必要性、緊迫性，以及各個(gè)國家對(duì)NOx減排的政策等，由常捷、溫常凱編寫；第2章水泥窯NOx的產(chǎn)生，剖析NOx產(chǎn)生的機(jī)理，從NOx的產(chǎn)生方式來看降低NOx產(chǎn)生的措施，由蔡順華、王國鴻編寫；第3章水泥窯低氮燃燒技術(shù)，綜述低氮型燃燒器和分級(jí)燃燒技術(shù)，由代禮榮編寫；第4章水泥窯煙氣脫硝技術(shù)，綜述各種脫硝工藝和技術(shù)要點(diǎn)，并對(duì)各種技術(shù)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)對(duì)比，由常捷、徐成崗、蔡順華、溫常凱、代禮榮、常樂編寫，本章嚴(yán)生教授還編寫了新型干法水泥窯節(jié)煤脫硝聯(lián)合技術(shù)；第5章應(yīng)用實(shí)例，綜述各種脫硝技術(shù)的應(yīng)用實(shí)例，由徐成崗、溫常凱、代禮榮編寫。最后的附錄由王國鴻、常樂編寫，綜述各國NOx排放標(biāo)準(zhǔn)、氨水和尿素等物質(zhì)的特性。全書由王國鴻整理，由常捷審閱統(tǒng)一定稿。由于時(shí)間倉促，而國內(nèi)脫硝也剛剛起步，作者掌握的資料有限，書中難免有遺漏、不妥之處，敬請(qǐng)各位讀者批評(píng)指正。作者對(duì)本書引用文獻(xiàn)的作者表示衷心的感謝！2012年9月13日于成都

內(nèi)容概要

　　本書主要針對(duì)水泥窯NOx控制和減排技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)論述，從水泥窯內(nèi)NOx產(chǎn)生的機(jī)理、基本性質(zhì)入手，結(jié)合水泥窯自身的特點(diǎn)，對(duì)可能的NOx控制和減排技術(shù)進(jìn)行全面分析，并提出最可行的處理方案。本書分析了各種脫硝技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，詳細(xì)介紹分級(jí)燃燒、空氣分級(jí)技術(shù)、低氮型燃燒器、SNCR、SCR及其他煙氣脫硝技術(shù)等，給現(xiàn)有生產(chǎn)線的脫硝改造提供可以實(shí)用的脫硝技術(shù)。
本書可以滿足水泥工藝及環(huán)保設(shè)計(jì)人員、大專院校師生、水泥工廠技術(shù)人員了解水泥窯煙氣脫硝技術(shù)相關(guān)知識(shí)，也可以作為相關(guān)環(huán)保工作人員的參考資料。

作者簡介

　　常捷：山西聞喜人，1963年3月生，教授級(jí)高級(jí)工程師。四川晨光工程設(shè)計(jì)院建材分院院長、四川卡森科技有限公司董事長。從事水泥工程的設(shè)計(jì)和項(xiàng)目管理工作近30年，主持的工程設(shè)計(jì)成果遍及11個(gè)國家，擔(dān)任設(shè)計(jì)總負(fù)責(zé)人完成的水泥設(shè)計(jì)項(xiàng)目40多項(xiàng)，發(fā)表論文30余篇、專著3部，開發(fā)的預(yù)熱器和分解爐榮獲國家專利。聯(lián)系郵箱：calcinel001@163.com

書籍目錄

第1章 概述
1.1 前言
1.2 NOx的環(huán)境危害
1.2.1 NOx的定義
1.2.2 NOx的性質(zhì)
1.2.3 NOx的來源
1.2.4 NOx的環(huán)境危害
1.3 各國對(duì)NOx減排的要求及趨勢
1.4 我國對(duì)NOx減排的政策
1.4.1 宏觀政策
1.4.2 國內(nèi)各省市針對(duì)NOx減排的政策
第2章 水泥窯NOx的產(chǎn)生
2.1 NOx的產(chǎn)生方式
2.2 熱力型NOx的產(chǎn)生機(jī)理
2.2.1 溫度對(duì)熱力型NOx生成的影響
2.2.2 氧含量對(duì)熱力型NOx生成的影響
2.2.3 停留時(shí)間對(duì)熱力型NOx生成的影響
2.3 燃料型NOx的產(chǎn)生機(jī)理
2.3.1 燃料型NOx的產(chǎn)生機(jī)理
2.3.2 燃料型NOx產(chǎn)生影響因素
2.4 瞬時(shí)型NOx的產(chǎn)生機(jī)理及相關(guān)因素
2.4.1 瞬時(shí)型NOx的產(chǎn)生機(jī)理
2.4.2 影響瞬時(shí)型NOx產(chǎn)生的因素
2.5 窯爐內(nèi)NOx量的估算
2.5.1 煤的轉(zhuǎn)化率法
2.5.2 澤利多維奇公式
2.5.3 西加爾半經(jīng)驗(yàn)公式
2.6 從NOx的產(chǎn)生方式來看降低NOx產(chǎn)生的措施
2.6.1 影響NOx產(chǎn)生的主要因素
2.6.2 NOx生成量的控制措施
2.7 從氮氧化物的性質(zhì)分析水泥窯NOx的控制和減排
第6章 水泥窯低氮燃燒技術(shù)
3.1 低氮燃燒技術(shù)概述
3.2 低氮型燃燒器
3.2.1 低氮型燃燒器概述
3.2.2 常用低氮型燃燒器的分類
3.2.3 三種低氮型燃燒器簡介
3.3 分級(jí)燃燒技術(shù)
3.3.1 分級(jí)燃燒原理
3.3.2 空氣分級(jí)燃燒
3.3.3 燃料分級(jí)燃燒
3.4 低氮型分解爐
3.4.1 DD型分解爐
3.4.2 Pyroclon RLow NOx分解爐
3.4.3 四川卡森科技有限公司KSFLN分解爐（低氮）
3.5 低氮燃燒技術(shù)的效果說明
第4章 水泥窯煙氣脫硝技術(shù)
4.1 煙氣脫硝技術(shù)綜述
4.1.1 燃燒前控制
4.1.2 燃燒中控制
4.1.3 燃燒后控制
4.1.4 其他脫硝方法
4.2 非催化脫硝SNCR
4.2.1 SNCR脫硝原理
4.2.2 SNCR脫硝影響因素
4.2.3 SNCR脫硝系統(tǒng)
4.2.4 SNCR脫硝計(jì)算
4.3 催化脫硝SCR
4.3.1 SCR脫硝原理
4.3.2 SCR脫硝系統(tǒng)
4.3.3 SCR催化劑
4.3.4 SCR脫硝效率的影響因素
4.3.5 SCR與SNCR比較
4.3.6 應(yīng)用實(shí)例
4.4 其他煙氣脫硝技術(shù)
4.4.1 新型干法水泥窯節(jié)煤脫硝聯(lián)合技術(shù)
4.4.2 干法脫硝技術(shù)
4.4.3 濕法脫硝技術(shù)
4.4.4 SNCR與其他低NOx的組合技術(shù)
4.5 水泥窯煙氣脫硝技術(shù)比較
第5章 應(yīng)用實(shí)例
5.1 低NOx燃燒器
5.1.1 TLHL公司10000t/d水泥熟料生產(chǎn)線低氮燃燒器
5.1.2 PILLARD低氮燃燒器
5.2 分級(jí)燃燒技術(shù)
5.2.1 系統(tǒng)介紹
5.2.2 使用效果分析
5.3 非催化脫硝SNCR
5.4 水泥窯煙氣脫硝技術(shù)的路線選擇
附錄
附錄1 氮氧化物的單位換算
附錄2 水泥廠煙氣NOx排放標(biāo)準(zhǔn)
附錄3 《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 4915-2004)
附錄4 氨水的基本性質(zhì)
附錄5 尿素的基本性質(zhì)
參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   4.1.2 燃燒中控制 燃燒中控制主要是指通過改變?nèi)紵龡l件的方法來降低NOx的排放，也稱為低NOx燃燒技術(shù)。國際上把燃燒中NOx的所有控制措施統(tǒng)稱為一次措施。目前比較實(shí)用的技術(shù)有低NOx燃燒器、空氣／燃料分級(jí)燃燒等。該技術(shù)相對(duì)簡單，并且經(jīng)濟(jì)有效，目前水泥企業(yè)采用得較多，但其對(duì)應(yīng)的脫硝效率不高。 燃燒中控制的方式有：低氧燃燒、排氣循環(huán)燃燒、火焰冷卻、濃差燃燒、空氣／燃料分級(jí)燃燒、改變?nèi)剂系奈锘阅堋⑻岣呱系囊谉缘?。下面就其主要方式予以介紹。 （1）低NOx燃燒器該項(xiàng)措施適用于所有窯型，具體情況在第3章的3.2節(jié)中有詳細(xì)敘述。 （2）空氣／燃料分級(jí)燃燒 該項(xiàng)措施僅適用于新型干法預(yù)分解窯，具體情況在第3章的3.3節(jié)中有詳細(xì)敘述。 （3）改變?nèi)剂衔锘阅苌a(chǎn)實(shí)踐證明，不同性能、不同細(xì)度的煤粉在分解爐處使用對(duì)NOx排放量有較大的影響。燒無煙煤的NOx排放量較煙煤約提高300mg／Nm3；在分解爐內(nèi)用褐煤代替難燃的煤，可以使NOx的排放量從1000mg／Nm3顯著地降低到350～600mg／Nm3。這是因?yàn)槿剂蠐]發(fā)分高時(shí)，可以在分解爐內(nèi)迅速地不完全燃燒形成足夠的還原氣氛，對(duì)回轉(zhuǎn)窯煙氣中的NOx進(jìn)行還原，并且可以顯著地改變?nèi)剂虾涂諝獾幕旌蠣顟B(tài)，從而可以使用較少的助燃空氣。 較細(xì)的煤粉可以在燃燒空間獲得一種類似內(nèi)部的分級(jí)燃燒，即揮發(fā)分和固定碳的燃燒在不同的火焰空間范圍內(nèi)進(jìn)行，這樣就有效降低了因?yàn)闇囟鹊木植糠逵蚨鸬腘Ox峰值的出現(xiàn)。該項(xiàng)措施僅適用于新型干法預(yù)分解窯。 （4）提高生料的易燒性 在原料配料時(shí)加入礦化劑，不僅提高生料的易燒性，而且可以有效地降低回轉(zhuǎn)窯內(nèi)的燒成溫度，從而使熱力型NOx的生成量大大減少。采用該種方式，一般情況下NOx的排放量可降低5％～10％，特殊情況下最多會(huì)達(dá)到30％。該項(xiàng)措施適用于所有窯型。 （5）火焰冷卻 火焰冷卻是指拖過噴射水、蒸汽、液體燃料等方式來降低燃料火焰區(qū)域溫度，已達(dá)到減少熱力型NOx的目的。該項(xiàng)措施適用于所有窯型。 4.1.3 燃燒后控制 燃燒后控制主要是指根據(jù)NOx具有的還原、氧化和吸附等特性開發(fā)出的一項(xiàng)技術(shù)，國際上把燃燒后NOx的所有控制措施統(tǒng)稱為二次措施，又稱為煙氣脫硝技術(shù)。目前，比較通用的煙氣脫硝技術(shù)主要分為干法和濕法兩太類。 （1）干法脫硝技術(shù) 于法脫硝技術(shù)主要包括選擇性還原法、吸附法、電子束照射法、脈沖電暈等離子體法、等離子體活化法等。其中，選擇性還原法是國家環(huán)境保護(hù)部重點(diǎn)推薦的水泥行業(yè)煙氣脫硝技術(shù)。選擇性還原法根據(jù)其使用機(jī)理不同又可分為選擇性非催化還原法（SNCR）和選擇性催化還原法（SCR），SCR適用于水泥行業(yè)的所有窯型，而SNCR僅適用于新型干法預(yù)分解窯。本章后續(xù)的4.2、4.3節(jié)將著重介紹這兩種方法。

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