一、水泥工業(yè)NOx的來源

在水泥熟料的煅燒過程中，會產(chǎn)生大量的氮氧化物，這些氮氧化物主要是NO和NO2，其中NO約占90%以上，而NO2只有5%～10%。按其來源劃分主要取決于原、燃料中氮的含量、燃燒溫度的高低和燃料類型。

1、原、燃料NOx

水泥生產(chǎn)使用的原燃料均來自于自然界，其中不可避免的會含有一定量有機物和低分子含氮化合物，由該部分氮元素直接轉化的NOx稱為原、燃NOx。原料中的氮主要來源于礦石沉積的含氮化合物，其含氮量一般在20～100ppm（百萬分之20~100）。燃料中的氮主要為有機氮，屬于胺族（N-H和N-C鏈）或氰化物族（C=N鏈）等，其含量一般在0.5%～2.5%。

2、熱力型NOx

熱力型NOx由空氣中的氮氣和氧氣在高溫下發(fā)生化學反應而來，其生成速度與溫度的關系是由捷里道維奇提出來的，因此稱為捷里道維奇機理。當燃燒溫度低于1500℃時，幾乎觀測不到NOx的生成，當溫度高于1500℃時，溫度每升高100℃，反應速率將增大6~7倍。因此，熱力型NOx主要在燃燒的高溫區(qū)產(chǎn)生，燃燒溫度對其產(chǎn)生量具有決定性的影響。此外，熱力型NOx的產(chǎn)生濃度還與N2、O2濃度及停留時間有關。

3、快速型NOx

在欠氧環(huán)境下，燃料中的碳氫化合物燃燒分解生成CH、CH2以及C2等基團，它們與氮分子，以及O、OH等原子基團反應而在很短的時間內(nèi)大量產(chǎn)生NOx，稱為快速型NOx。快速型NOx對溫度的依賴性很弱，它的生成量一般總NOx生成量的5%以下。

由于對水泥窯燒成系統(tǒng)的研究還處在較為粗放的狀態(tài)，當前國內(nèi)水泥行業(yè)對窯內(nèi)工況和氮氧化物的生成機理，仍然存在很多的不足。甚至關于關于熱力型氮氧化物產(chǎn)生量與原、燃料氮氧化物產(chǎn)生量熟多熟少，也存在爭論。但是總體來講，氮氧化物的來源是多方面的，影響因素眾多，氮氧化物來源比例除了燒成系統(tǒng)本身的結構以外，也與工況環(huán)境，原燃料差異甚至操作人員水平息息相關。也正因為如此，氮氧化物源頭治理顯得相當困難，目前業(yè)內(nèi)脫硝也主要集中在末端治理。

二、降低NOx排放的方法

水泥行業(yè)目前仍施行GB4915-2013大氣污染物排放標準，顆粒物、SO2、NOx三項污染物排放指標分別為30mg/m3、200mg/m3和400mg/m3，重點區(qū)域執(zhí)行20mg/m3、100mg/m3和320mg/m3標準。

今年以來，多省市連續(xù)出臺水泥工業(yè)大氣污染物特別排放值實施計劃，要求1-2年內(nèi)水泥行業(yè)全部完成超低排放改造，顆粒物、SO2、NOx排放濃度要分別不高于10mg/m3、50mg/m3、100mg/m3。

一方面，在當前的環(huán)保形勢下，水泥企業(yè)降低污染物排放是外在環(huán)境的必然要求；另一方面，隨著水泥工業(yè)技術的迭代，更低的能耗和排放標準也是行業(yè)轉型升級的必然趨勢。

根據(jù)目前大部分水泥企業(yè)的窯況，通過全過程低氮燃燒技術——SNCR+分級燃燒+低氮燃燒技術以達到NOx排放低于100mg/m3是目前主流改造技術。SNCR技術是利用分解爐內(nèi)合適的溫度空間（900℃～1100℃），向其內(nèi)噴入氨水混合物，在此溫度下，氨（NH3）與煙氣中NOx反應生成N2和H2O。SNCR不用催化劑，但這有兩個技術難點：一是如何保證噴嘴始終處于溫度窗口內(nèi)，二是如何保證所有NOx與NH3有一定時間的充分接觸。

低NOx燃燒措施主要針對窯頭燃燒器，有低氮燃燒、低氧燃燒、濃淡偏差燃燒、煙氣再循環(huán)燃燒、替代燃料燃燒等措施。根據(jù)現(xiàn)有燃燒器的好壞和所采用的低氮燃燒技術的力度不同，該項措施一般能降低NOx排放量5%～30%。分級燃燒通過將窯外分解爐分為主還原區(qū)、弱還原區(qū)、完全燃燒區(qū)控制還原氣氛，根據(jù)分級燃燒措施的合理程度，該項措施一般能降低NOx排放量30%～50%。在低氮燃燒和分級燃燒的基礎上，結合SNC，在穩(wěn)定的窯況下，也可實現(xiàn)超低排放。

來源：《新澤分析技術》

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