作者:黃偉為 段光福
2015/11/17 8:45:12 我要投稿北極星環保網訊:我國 2014 年全年水泥熟料產量為 14.17 億噸，噸熟料氮氧化物排放量約為 1.2kg，行業氮氧化物總排放量約為 170 萬噸，是火力發電、汽車尾氣之後第三大氮氧化合物排放大戶。本文在分析水泥窯及窯尾餘熱利用系統 NOx 產生機理的基礎上，對目前我國水泥窯採用的 NOx 防治措施進行簡要的介紹。
1 水泥窯及窯尾餘熱利用系統氮氧化物的產生機理
水泥窯及窯尾餘熱利用系統 NOx 排放來源於水泥窯窯尾煙氣，其產生源於以下三種方式，三者之間的比例關係主要取決於原、燃料中氮的含量、燃料類型和燃燒溫度的高低。
1.1 原、燃料型 NOx
水泥生產使用的原、燃料將不可避免地含有一定量和低分子有機物 , 氮的化合物 , 直接從氮轉換的一部分原始氮氧化物NOx 稱為 , 燃料類型。相對於熱氮氧化物類型和燃料類型、原料中的含氮量對水泥生產的過程中氮氧化物排放總量是微不足道的。我國水泥窯燃料均為煤，煤中的氮主要為有機氮，屬於胺族或氰化物族等，我國 90% 的煤中氮含量範圍為 0.52%~1.41%，燃料中氮在燃煤燃燒過程中基本都轉化為 NOx。根據以 5000t/d水泥窯生產線為研究對象的研究結果，有機氮含量為 0.599%時，窯尾總排放濃度為 802.8 mg/m³，其中迴轉窯內燃料型和熱力型氮氧化物濃度為 605.7 mg/m³，佔總排放濃度的 75.4%，分解爐燃料型氮氧化物排放濃度為 179.1 mg/m³，佔總排放濃度的24.6%。
1.2 熱力型 NOx
型熱氮氣和氧氣在空氣中氮氧化物的高溫發行的生化反應,燃燒溫度低於 1500℃時 , 幾乎無法察覺到氮氧化物的形成 , 當溫度高於 1500℃時 , 每 100℃溫度升高 , 反應速率會增加 6 ~ 7 倍。因此 , 熱產生氮氧化物主要是在高溫的燃燒 , 燃燒溫度量有決定性的影響。此外 , 氮氧化物濃度的熱模型也與 N2、O2濃度、停留時間。
煤粉在迴轉窯窯頭及分解爐兩處燃燒，新型幹法水泥窯系統中 NOx 主要的產生區域在迴轉窯和分解爐兩處。分解爐內溫度較低(小於 1200℃)，主要以燃料型 NOx 為主;迴轉窯內除產生燃料型 NOx 外，其內最高氣體溫度可達 2200℃，會生成大量的熱力型 NOx。
1.3 快速型 NOx
在欠缺氧氣環境 ,分解碳氫化合物燃料燃燒生成 CH,CH2和 C2 組 , 他們和氮分子 , 原子和 O, 哦組反應在很短的時間內大量的氮氧化物 , 稱為類型快速氮氧化物。快速型氮氧化物對溫度的依賴是非常微弱的 , 一代又一代普遍低於氮氧化物總量的5%。一般來說，在水泥生產過程中，快速型氮氧化合物可以忽略。
2 水泥窯及窯尾餘熱利用系統 NOx 防治措施
水泥窯及窯尾餘熱利用系統 NOx 防治措施常用的技術包括低氮燃燒技術和選擇性非催化還原技術(SNCR)。
2.1 低氮燃燒技術
低氮燃燒技術主要從降低燃燒溫度、改變煤粉著火區域和燃燒區域的氣氛來達到抑制NOX的生成或促進NOX向N2轉變。具體包括低氮燃燒器、分解爐空氣分級燃燒技術和分解爐燃料分級技術。
2.1.1 低氮燃燒器
設計特殊燃燒器內部結構，改變風煤比例，提高一次風噴出速度，降低一次風用量，產生燃料著火區有類似空氣分級、燃料分級法的效果，在保證煤粉著火燃燒的同時，可以降低迴轉窯中 NOX 的生成量約 5-10%。
2.1.2 分解爐空氣分級燃燒技術
分級燃燒空氣是指燃燒所需的空氣量可以分為兩個級別的 , 使主燃燒區過量空氣係數α在0.8 左右,燃料的第一條件下氧氣豐富的燃料燃燒 , 燃燒速度和溫度降低 ,燃燒的公司, 沒有還原反應。將剩下的空氣輸入二次燃燒區,保證燃料完全燃燒。燃料分級指的是煙室燃燒和分解爐燃燒區減少,分解爐原燃料之間的區域是制服的一部分,使其燃燒氧氣生產公司,CH4和H2,HCN 和固定碳還原劑。預熱器,煙氣中的 NOx 的還原劑和氮氧化物還原到無汙染的氮氣等惰性氣體。
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