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技術成果
水泥窯氮氧化物減排技術

目前水泥窯NOx控制技術主要包括低NOx燃燒器、分級燃燒法、非選擇性催化還原法(SNCR)、選擇性催化還原法(SCR)等。低NOx燃燒器目前在國內已經有廣泛應用,但其效果受窯工況影響較大,一般NOx的排放量不能達到預期效果或效果不明顯。SCR法具有脫氮效率高的優勢,在電廠鍋爐脫氮被廣泛應用。但由于SCR操作溫度窗口的特殊要求(300~400℃),在水泥廠脫氮國內外極少使用,主要原因為:(1)出C1的煙氣通常用于余熱發電,出余熱發電系統的煙氣溫度無法滿足SCR的溫度要求;(2)窯尾框架周邊基本上沒有布置SCR催化劑框架的空間;(3)出C1的煙氣中高濃度粉塵及其有害元素易造成催化劑破損和失效;(4)一次性投資大;煙氣通過催化劑的阻力增大窯系統的阻力;(5)催化劑每三年需要更換,運行成本高。SNCR法在歐洲水泥工業已應用20多年,效果較好。Sinoma的分級燃燒法和SNCR法脫氮技術性能參數和經濟指標的比較如表1所示,根據水泥廠的原、燃料條件、設備情況和排放要求不同,可以選擇不同的NOx控制技術或者NOx控制技術相結合的方法。

 

                     1 NOx控制技術的對比

  

技術方案

脫除效率

NOx排放水平mg/Nm3,NO2,10%O2

技術特征

900

分級燃燒

20%40%

540720

運行費用低,脫氮效率一般

SNCR

40%60%

360540

運行成本較高;脫氮效率較高

分級燃燒+SNCR

60%80%

180360

運行成本一般,脫氮效率高

注:脫氮前,900mg/Nm3(NO2計,10O2)NOx排放值為水泥窯的通用水平。

 

技術來源 

 

國家及省部委資金支持的“水泥窯降低氮氧化物技術與裝備開發項目”取得的科研成果和中材國際十多年來的科研成果和專利技術。

 

技術特點

 

窯尾分級燃燒和SNCR噴氨相結合的脫氮集成技術,脫氮效率60%~80%,NOx<300mg/Nm3;可有效控制運行成本,既發揮分級燃燒的無運行成本增加優勢,也發揮SNCR高效脫氮的特點。

 

技術原理

 

分級燃燒脫氮——還原氣氛下,產生的CO、CHi、H2、HCN、NH3、Char等將NOx還原成N2;煤粉在缺氧情況下燃燒也降低了燃料中的N轉化率(即減少了分解爐內燃料型NOx的產生量)。

燃料分級燃燒                                         空氣分級燃燒

 

    SNCR噴氨脫氮——將氨水(質量濃度20%25%)通過霧化噴射系統直接噴入分解爐合適溫度區域(900~980℃),霧化后的氨與 NOxNO、NO2等混合物)進行選擇性非催化還原反應,將NOx 轉化成無污染的N2。當反應區溫度過低時,反應效率會降低;當反應區溫度過高時,氨會直接被氧化成N2NO。

 

 

Sinoma 脫硝集成示范

 

    采用低NOx 分解爐的燃料分級燃燒技術+選擇性非催化還原技術,按照不同的脫氮成本可實現在氮氧化物排放200~500mg/m3 的連續控制,滿足不同階段的環保標準的持久性適應需求。

    采用低NOx 分解爐的燃料分級燃燒技術,不論對無煙煤或者煙煤,在不增加水泥窯運行成本、不影響水泥窯正常生產的基礎上,可以減少氮氧化物排放30%~40%。

    采用噴氨SNCR選擇性非催化還原技術,可以減少氮氧化物排放50%~60%。氨逃逸一般在3~5 mg/m3。

    采用低NOx 分解爐的燃料分級燃燒技術+ SNC選擇性非催化還原技術,可以減少氮氧化物排放60%~80%。氨逃逸一般在1~3 mg/m3。

 

成果鑒定

 

 

“降低水泥窯氮氧化物排放的技術開發及應用”成果鑒定(國際先進水平)。

 

Sinoma 脫硝技術的工程服務(EPC

 

1. 現場標定(溫度、氧含量、NOx 測定)

2. 窯尾結構分析及合適噴入點的尋找

3. 方案確定及主要采用數值模擬方法尋求合適噴入點及控制風速范圍

4. 系統集成設計及裝備供應

5. 土建施工與設備安裝

6. 調試優化與技術咨詢

7. 脫氮系統的運行人員培訓

8. 脫氮系統的運行以及維護手冊

 

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