水泥行业NOx污染防治及减排措施研究

王路宁

摘要：环境污染问题是现代社会面临的一项重要问题。NOx作为大气污染物的重要组成部分之一，我国现行规定水泥行业的NOx排放限值为400mg/Nm3，这与国际标准之间尚存在较大的差距。近年来，随着社会经济的快速发展，人们对环保的要求也越来越高，因此水泥行业必须要更加开展好NOx污染防治及减排工作。本文主要针对水泥行业NOx污染防治及减排措施进行了研究，希望有助于提升相关工作质量，促进环境保护。

关键词：水泥行业;NOx污染;污染防治;减排措施

中图分类号：X5 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）04-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.04.052

Absrtact：Environmental Pollution is an important problem in modern society.As one of the important components of air pollutants，NOx emission limit of cement industry in China is 400mg / Nm3，which is far from the international standard. In recent years， with the rapid development of social economy， people have higher and higher requirements for environmental protection，so the cement industry must do a better job of NOx pollution control and emission reduction.In this paper，the measures of NOx pollution control and emission reduction in cement industry are studied in order to improve the quality of related work and promote environmental protection.

Key Words：Cement industry;Nox pollution;Pollution control;Emission reduction measures

1 水泥行业NOx污染防治的现行措施及其局限性

1.1 降低煅烧温度

一般情况下，水泥窑燃烧器在工作时的温度可以达到1 700～1 900℃左右，而部分较大型的水泥窑在工作时的温度甚至可以达到2 000℃以上，而由于气流在1 200℃的温度以上停留的时间很短，只有3s左右，所以这种情况是十分不利于降低热NO的。针对这项问题，业内通常都是通过一定的措施来降低燃烧温度，以达到减少热NO形成的目的，常见的如增加矿化剂、调整配料等，均可降低燃烧温度。不过，由于水泥与熟料性能等因素的影响，决定了这种措施不适合广泛使用。

1.2 降低过剩空气系数

在水泥窑煅烧过程中，如果过剩空气系数较低，则其NO生成量也会随之减少，所以业内有时会通过降低过剩空气系数的措施来减少NO的生成量。不过，一般情况下，只有当过剩空气系数降低至1.1以下时才会出现明显的NO生成量减少现象，但是如果过剩空气系数过低的话又会导致还原性煅烧现象的发生，从而大大影响到熟料质量，因此这种措施并不十分常用。

1.3 增加火焰长度

站在理论角度上而言，通过增加火焰长度，可以降低高温点温度，从而实现NO生成量的降低。然而在实际生产过程中，往往即使短火焰的温度很高，NO的生成量依然要比最长的火焰少，这主要是由于短火焰中心位置氧气不足，导致烟气在高温区停留时间较短所引起的。

2 水泥行业NOx减排的整体解决方案

2.1 基本原理及工艺

某水泥窑的NOx排放浓度在600～1 000mg/Nm3左右，主要来自于燃烧器的高温NOx，次要来自于燃烧型NOx及分解炉燃烧中的NOx，另外还有少部分来自于生料型和瞬时型NOx。所采用的基本NOx减排方案的原理是：利用可还原NOx的产物或通过向烟道中喷氨气的方式，在合适的条件下还原NOx。在该方案的基础上，又衍生出了LNB过程控制技术、分解炉分级燃烧过程控制技术、SNCR烟气脱硝技术、SCR烟气脱硝技术，另外还有一种SNCR+SCR复合脱硝技术。利用这些先进技术，并通过不断改进SNCR的反应特性、进一步开发SCR脱硝及SNCR+SCR复合脱硝装置、优化控制模式等相关措施，可以有效解决不同窑型、燃料、原料等情况下的NOx减排个性化需求，以及适应不同区域和时段的NOx排放标准要求。以下重点介绍SNCR技术、SCR技术及SNCR+SCR复合脱硝技术。

2.1.1 SNCR技術

SNCR技术的主要原理是：将含有氨基的还原剂喷入分解炉中的850-1 050℃温度区，无须使用无催化剂，还原剂可迅速热分解成NH3并与NOx反应生成N2和H2O，以降低烟气中的NOx浓度。SNCR技术的反应器是分解炉，其利用了还原剂供应模块，在分解炉的喷枪与自动化控制中进行设置。涉及的工艺设备主要包括：溶解罐、储罐、循环、计量及分配模块、喷射组件、控制系统。

2.1.2 SCR技术

SCR技术的主要原理是：把氨基还原剂气喷入旋风预热器出口温度约在300-400℃左右的烟道中，利用催化剂的催化作用，选择性的将NOx还原成N2、H2O等无害气体。涉及的工艺设备主要包括：反应器及相应的催化剂、清灰装置、烟道阀门、输灰装置、均流混合器、喷射计量装置、还原剂存储系统、仪器控制仪表、控制系统等。