手机:13333240202
电话:0312-8422129
     0312-8730958
地址:河北保定三丰中路916号

网址:www.hebeisikailin.com

新闻资讯
水泥窑炉NOx原位还原超低排放技术及工程案例
作者: 石少然  来源: http://www.hebeisikailin.com/xwzx/n1546.html   发布时间:2021-06-21
水泥窑炉NOx原位还原脱硝技术超低排放改造技术及工程案例

在中国科学院洁净能源A类战略性先导科技专项的资助下,中国科学院工程热物理研究所循环流化床实验室团队针对水泥窑炉现有脱硝技术面临的问题,在不改变主要生产工艺流程的情况下,创新性提出了适用于燃煤水泥窑炉的原位还原脱硝技术[5],下面对其技术原理、技术特点、可行性验证结果以及示范应用效果进行详细介绍。

2.1 技术原理与特点

原位还原脱硝技术原理如图1所示。与原有工艺流程直接向分解炉给入冷煤粉相比,该方法利用还原炉对煤粉进行预热处理,原分解炉给煤改为从还原炉给入并进行自持预热,以获得高温气固二元燃料 (煤焦和煤气),之后进入分解炉内燃烧,为水泥生料分解提供热量。煤粉经过预热处理后,一方面,一部分燃料氮在还原炉中直接转化为氮气,减少了燃料型NOx的生成,实现分解炉煤燃烧NOx原位脱除;另一方面,获得的高温燃料与冷煤粉相比具有更强的还原性,进入分解炉后,可对窑气中的高浓度NOx进行强还原。该技术对现行水泥生产工艺改动较少,因而投资和运行成本与现有技术相比具有较大优势,而采用独特的煤粉预热形式,更使得分解炉可以燃用劣质煤和粗颗粒煤,拓展了分解炉的燃料适应性,同时可以达到节能效果。

原味还原脱硝技术原理


2.2 技术可行性验证

在实验室条件下,对原位还原脱硝技术的可行性和有效性进行了试验验证,验证平台示意见图2。

原位还原脱硝技术的可行性和有效性进行了试验验证

图2 原位还原脱硝技术验证平台

试验平台主要由还原炉、分解炉、燃气热风炉、烟气冷却器、布袋除尘器、以及测控系统等组成。燃气热风炉用于产生高温烟气,以模拟回转窑窑尾出口窑气,通过与高浓度NO气体混合,可以调节窑气中的NO浓度。煤粉经过还原炉预处理后产生高温气固二元燃料,并进入分解炉内燃烧,为水泥生料分解提供热量。还原炉处理煤量5 kg/h,分解炉高度7.5 m,分解炉温度900 ℃,窑气量与分解炉烟气量按照实际回转窑与分解炉给煤比例设计。试验过程中,参照实际回转窑窑尾烟气温度和NO浓度,通过调节燃气热风炉参数和NO配气流量,将模拟窑气温度控制在1 000 ℃左右,同时将模拟窑气中NO浓度控制在1 200 ppm,待分解炉内燃烧状态完全达到稳定状态后,测量分解炉出口烟气的NOx浓度。试验结果显示原位还原技术的脱硝效率在60%~80%[5],且受到还原炉运行条件(还原炉温度、燃烧份额)以及分解炉配风条件等因素的影响。验证结果表明,原位还原脱硝技术用于燃煤水泥窑炉脱硝是完全可行的,而且具有良好的脱硝效果。

2.3 工程示范应用效果

基于中试验证结果,原位还原脱硝技术在宁夏某燃煤水泥窑炉生产线上获得了工程示范应用。该水泥窑炉设计熟料产量2 500 t/d,实际产量2 900 t/d左右,采用五级悬浮预热和窑外预分解工艺,采用SNCR脱硝技术,氨水喷洒位置位于分解炉出口与C5进口之间的烟道上。图3所示为2 500 t/d水泥窑炉低NOx技术示范工程概貌。

2 500 t/d水泥窑炉低NOx技术示范工程概貌0 t/d水泥窑炉低NOx技术示范工程概貌

图3 2 500 t/d水泥窑炉低NOx技术示范工程概貌

在示范工程投运期间,委托水泥行业权威检测机构对水泥窑炉氮氧化物实时排放情况进行了第三方测试,图4所示为示范工程投运情况下4 h内NOx排放浓度测试情况,图中数据为根据10% O2的折算值。测试期间,喷氨量稳定在250 L/h左右(同等规模水泥窑炉的喷氨量一般控制在400~500 L/h)。从图示数据可以看出,大部分时间内NOx排放浓度较为平稳,波动幅度很小,测试期间NOx排放的平均值为80 mg/m3,实现了NOx超低排放。鉴于现场实施条件的限制,原位还原技术尚有很大的优化空间,其脱硝能力还可以得到进一步提升,这也是研发团队未来的研究重点。

示范工程投运后NOx排放浓度监测情况

图4 示范工程投运后NOx排放浓度监测情况

测试期间,对水泥熟料生产的煤耗数据进行了记录,示范工程投运前的平均煤耗约144.6 kg/t熟料,投运期间的平均煤耗约为141.5 kg/t熟料,原位还原脱硝技术并不会增加水泥熟料生产煤耗。




1)水泥工业NOx超低排放势在必行,原位还原低氮技术中试结果表明,该技术可以显著降低氮氧化物排放,试验条件下的脱硝效率可达60%~80%。

(2)2 500 t/d水泥窑炉应用原位还原脱硝技术后,在较少喷氨量及煤耗略降低的条件下,NOx排放达到80 mg/m3,实现了水泥窑炉NOx超低排放。

(3)原位还原脱硝技术可以显著降低燃煤水泥窑炉氮氧化物排放,为水泥工业实现超低排放提供了一条新的技术路径。



原位还原脱硝技术
硝技术
推荐产品
相关新闻
推荐案例