摘要： 從氮氧化物(NOx ) 生成機(jī)理層面介紹了水泥工業(yè)氮氧化物的主要來源，并就常規(guī)煙氣脫硝技術(shù)進(jìn)行了闡述;基于水泥工藝的實(shí)際情況及借鑒了歐美水泥工業(yè)脫硝技術(shù)的應(yīng)用范例，就水泥工業(yè)脫硝技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了闡述，詳細(xì)的分析了工藝優(yōu)化降氮、低氮燃燒器、分級燃燒、選擇性非催化還原法(SNCR)、選擇性催化還原法(SCR)等技術(shù)在水泥工業(yè)中的應(yīng)用情況及存在的問題，最后聯(lián)系國內(nèi)水泥工業(yè)的實(shí)際情況，本著優(yōu)質(zhì)、高效、經(jīng)濟(jì)的原則，對中國水泥工業(yè)脫硝技術(shù)路線進(jìn)行了研究、探討。
關(guān)鍵詞：水泥工業(yè);煙氣脫硝;工藝優(yōu)化降氮;SNCR;分級燃燒;低氮燃燒器
隨著我國水泥工業(yè)的迅猛發(fā)展，水泥生產(chǎn)排放的氮氧化物總量，已是居火力發(fā)電、汽車尾氣之后的第三大氮氧化物排放大戶，影響大氣環(huán)境質(zhì)量，成為水泥工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的制約因素。
我國現(xiàn)已把NOx控制列入“十二五”環(huán)保規(guī)劃四大重點(diǎn)控制污染物之一了，并針對水泥工業(yè)NOx排放，國家環(huán)保部已明確表明，“十二五”期間，水泥行業(yè)是減排氮氧化物的重點(diǎn)行業(yè)，環(huán)保部將制定了嚴(yán)格的NOx 排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行控制，據(jù)透露，當(dāng)前環(huán)保部針對水泥工業(yè)制定的NOx排放標(biāo)準(zhǔn)將從當(dāng)前國標(biāo)800mg/Nm3降到300～500mg/Nm3@10%O2的排放區(qū)間，這遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了水泥正常生產(chǎn)條件的NOx 排放值，因此為了達(dá)到國家排放要求，對水泥窯NOx排放的治理已變的刻不容緩。
1 水泥廠氮氧化物的來源及生成機(jī)理
氮氧化物是化合物，是由很多氮氧化合物組成，其中NO2和NO是水泥窯廢氣排放的主要氮氧化物(NO>95%)，其排放濃度主要在800到1600 mg/Nm3@10%O2的范圍內(nèi)，NOx的生成主要有以下三種來源：
(1) “熱式”NOx：在高溫燃燒條件下，燃燒空氣中的一部分N2 直接和O2反應(yīng)生成各種氮氧化物，也稱為熱力型NOx 。
這個氧化機(jī)理是前蘇聯(lián)科學(xué)家捷里多維奇 (Zeldovihc)最早提出的，也稱為“捷里多維奇機(jī)理”，根據(jù)這一機(jī)理，氮氧化物的生成過程是一個分支連鎖反應(yīng)：首先，高溫下的氧分子首先離解生成氧原子，然后氧原子O撞擊氮分子，生成的N能與氧分子生成NO和氧原子。
其相關(guān)的生成方程式可以用(1.1) 和 (1.2)表示:
“熱式”NOx 在1050°C以上溫度開始生成，其生成的主要影響因素是溫度、在高溫區(qū)停留的時間和氧濃度。生成速率強(qiáng)烈依賴于反應(yīng)溫度T，與T呈指數(shù)關(guān)系，同時正比于N2濃度和氧原子的濃度以及停留時間。由于總反應(yīng)是吸熱反應(yīng)，所以升溫有利于提高NOx的轉(zhuǎn)化率，反之降溫會明顯抑制“熱式”NOx的生成。當(dāng)燃燒溫度低于1200℃時，“熱式”NOx很少生成;當(dāng)溫度高于1500℃時，這一反應(yīng)才變得明顯，根據(jù)阿累尼烏斯定律，反應(yīng)速度將按指數(shù)規(guī)律迅速增加。實(shí)驗(yàn)表明溫度在1500℃附近變化時，每增大100℃，反應(yīng)速率將增大6～7倍，當(dāng)溫度為2000℃時，NO的生成就極為迅速。
因此控制“熱式”NOx的措施主要有：
· 降低燃燒溫度
· 避免產(chǎn)生局部高溫區(qū)
· 縮短煙氣在爐內(nèi)高溫區(qū)的停留時間
· 降低煙氣中氧的濃度。