技術 | 回轉窯中氮氧化物的問題
1氮氧化物生成的類型
熱力型NOX:主要是溫度高于1500度時,空氣中的O2和N2反應而生成;
燃料型NOX:是燃料和原料中的氮氧化物而生成的,煤中的氮主要是以有機形態存在,氮含量約占0.5%~2.5%,原料中的氮含量主要以NH4+形式存在于有機組件中,由天然材料配成的生料中NH4+含量約為8.~200g/t。
瞬時型NOX:是碳氫類燃料在過剩的空氣系數α1的富氧燃燒條件下,碳氫化合物和N2在火焰面內快速反應而生成。
2氮氧化物生成量
水泥熟料燒成過程中,回轉窯窯頭使用大約整個系統用煤量的40%,產生的NO2約750~1200PPM,經過分解爐的相關作用,出預分解系統的NOX約600~700PPM,燒成系統平均排放濃度為650PPM。
相當一部分新型干法水泥生產線NOX排放濃度超過這個排放濃度。
3回轉窯NOX生成類型和生成量的因素
(1) 燒成溫度的影響
回轉窯主燃燒器的溫度高達1700~2000℃,這種量級的火焰溫度會促使熱力型NOX大量生成,研究表明,當溫度高于150℃時,溫度每上升100℃,熱力型NOX的反應速率就會增長6~7倍。
(2) 火焰形狀的影響
根據定性判斷,火焰形狀拉長,可以降低高溫點溫度,減少熱力型NOX的生成量,但過長的火焰會降低高溫區燃燒溫度,從而影響水泥熟料質量(游離鈣高,合格率降低)。
(3)廢氣在窯內的停留時間
在熱能流量相同的條件下,窯截面空氣流量越大,燃燒氣體在高溫區停留時間越短,形成的NOX量越少,因此,縮短煙氣在燃燒器出口端附近高溫區停留時間,可減少氧分子和氮分子反應幾率,減少燃燒型NOX的生成量。
(4) 過剩空氣系數
過剩的空氣會增加高溫區的含氧量,從而增加NOX的生成量。
預熱分解系統NOX生成類型和生成量的主要因素
分解爐和窯尾管道上升區域,燃料燃燒溫度約為950~1200℃,在此范圍內,基本不產生熱力型NOX。但是由于分解爐內溫度主要在800℃左右,而在這個溫度下,主要生成燃料型NOX(包含生料)。只有當分解爐的噴煤管設計不當,出現集中火焰時,會出現局部高溫區域,這時會出現熱力型NOX的產生,當煤粉濃度過大(局部過剩空氣系數小)時,就會產生瞬時型NOX的情況。
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