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《水泥工业大气污染物排放标准》GB4915—2013版即将颁布实施。送审稿的排放限值相对实事求是地结合我国水泥工业现状,制订了污染物的排放标准,得到企业的认可。环保标准的实施,应确立在有成熟技术支撑的前提下,还要考虑到企业的承受能力,并要立足于国家经济发展水平的基础之上。并不是指标提得越高就表示越先进,成熟的技术需要有一个形成过程。
当前许多企业采用了SNCR脱硝技术,过低的氮氧化物排放指标必然消耗大量的氨水(尿素)。对新增合成氨的需求,又会产生新的环境污染需要治理。SNCR属于生产末端控制技术,除了具有降低NOX排放的作用外,不会给企业带来其他方面的增值效益,对企业自身只有投入没有回报。因此,认真分析熟料煅烧过程中NOX的成因,并加强对NOX生产过程生成的控制,就显得尤为重要。
1NOX生成的分类及成因
1.1NOX的分类
在熟料煅烧过程中,生成的NOX可分为两类:
(1)燃料燃烧过程中产生的NOX,简称燃烧型NOX。包括:热力型NOX、瞬发型NOX和燃料型NOX。在燃烧型NOX中,NO约占90%以上,NO2占5%~10%。
(2)原料中含氮氧化物分解形成的NOX,简称原料型NOX。在生成的NOX总量中,其占有比例很小。
1.2NOX的成因
1.2.1燃烧型NOX
(1)热力型NOX
①形成因素:是在高温下由助燃空气中的N2和O2化合形成。助燃空气中的氮,在高温下被氧化,其反应所需要的活性氧原子也来源于氧分子的高温裂解。
其反应方程式为:N2+O2—→2NO;NO+1/2O2—→NO2
②与燃烧温度的关系:热力型NOX的生成量和燃烧温度关系很大。当T<1300℃时,NOX的生成量很小,燃烧温度升高,NOX生成量增大。在回转窑燃烧带区域内,温度大于1500℃,随着反应温度升高,NOX生成速度开始快速增加。从约1550℃起到1900℃,NOX以指数方次急剧形成。回转窑中烧成带火焰温度高达1800℃以上,过量助燃空气中的氮被氧化,生成大量热力型NOX。在温度足够高时,热力型NOX的生成量可占到NOX总量的30%。
熟料煅烧温度和火焰的峰值温度是影响热力型NOX生成的重要因素,也决定了热力型NOX的最大生成量。因此,要尽量降低熟料煅烧温度并减少可能产生的高温区域,特别是因流场变化等原因产生的局部高温区。降低火焰的峰值温度。利用相对均匀的燃烧区保证燃料的燃烧,是降低热力型NOX的有效办法。
③氧含量的影响:氧含量是影响热力型NOX生成的另一个重要因素。热力型NOX生成量与氧浓度的平方根成正比,随O2浓度和空气预热温度的增加,NOX生成量上升。NOX的最大形成速率主要发生在挥发分燃烧阶段,在约10%过剩空气的条件下速率最高。一次风量在5%~7%时最有利于降低NOX的形成。同时,反应时间也是一个重要指标,热力型NOX生成是个缓慢过程,在高温区域,反应时间与NOX生成量呈线性关系。尽可能地减少燃料在高氧含量、高温区域的停留时间,可有效降低热力型NOX的生成。
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