脫硝技術(shù)

根據(jù)水泥窯氮氧化物的形成機(jī)理，水泥窯降氮減排的技術(shù)措施有兩大類(lèi)：

一類(lèi)是從源頭上治理?？刂旗褵猩蒒Ox。其技術(shù)措施：①采用低氮燃燒器；②分解爐和管道內(nèi)的分段燃燒，控制燃燒溫度；③改變配料方案，采用礦化劑，降低熟料燒成溫度。

另一類(lèi)是從末端治理?？刂茻煔庵信欧诺腘Ox，其技術(shù)措施：①“分級(jí)燃燒 SNCR”，國(guó)內(nèi)已有試點(diǎn)；對(duì)鍋爐對(duì)流受熱面進(jìn)行重新設(shè)計(jì)，適應(yīng)FGR的性能特點(diǎn)，對(duì)不同燃燒負(fù)荷的再循環(huán)率進(jìn)行計(jì)算及驗(yàn)證測(cè)試，設(shè)定對(duì)應(yīng)的鍋爐控制程序確保在不同再循環(huán)率下的NOx指標(biāo)及鍋爐效率。②選擇性非催化還原法（SNCR），國(guó)內(nèi)已有試點(diǎn)；③選擇性催化還原法（SCR），歐洲只有三條線實(shí)驗(yàn)；③SNCR/SCR聯(lián)合脫硝技術(shù)，國(guó)內(nèi)水泥脫硝還沒(méi)有成功經(jīng)驗(yàn)；④生物脫硝技術(shù)（正處于研發(fā)階段）。

總之，國(guó)內(nèi)開(kāi)展水泥脫硝，尚屬探索階段，還未進(jìn)行科學(xué)總結(jié)。各種設(shè)計(jì)工藝技術(shù)路線和裝備設(shè)施是否科學(xué)合理、運(yùn)行可靠的脫硝效率、運(yùn)行成本、水泥能耗、二次污染物排放有多少等都將經(jīng)受實(shí)踐的檢驗(yàn)。

進(jìn)口品牌：

1、意大利百得 Baltur

公司成立于1950年，兩位好友GiuseppeBallanti先生和FerdinandoTura先生抓住迅速發(fā)展的市場(chǎng)提供的機(jī)會(huì)，在供熱領(lǐng)域開(kāi)辟了自己的天地。"百得"燃燒器行銷(xiāo)七十多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，在同類(lèi)產(chǎn)品中早獲得ISO9001國(guó)際質(zhì)量認(rèn)證，品質(zhì)優(yōu)良、價(jià)格合理、享譽(yù)國(guó)際，在同行業(yè)中享有極高的聲譽(yù)。方式一：通過(guò)更換低氮燃燒器，加裝煙氣回流裝置的方式進(jìn)行改造，氮氧化物排放濃度低于30毫克/立方米的項(xiàng)目(1)單臺(tái)燃?xì)忮仩t容量小于等于4蒸噸：低氮鍋爐補(bǔ)助資金=2×鍋爐容量 3。在中國(guó)市場(chǎng)占有率近25%，但低氮燃燒器后勁不足。

2、意大利利雅路 RIELLO

利雅路集團(tuán)作為專(zhuān)業(yè)燃燒器生產(chǎn)廠家至今已有90年的生產(chǎn)歷史，在燃燒器產(chǎn)品的生產(chǎn)和研發(fā)中積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。多年來(lái)，利雅路集團(tuán)以其雄厚的實(shí)力始終燃燒技術(shù)領(lǐng)域的革新與進(jìn)步，利雅路集團(tuán)擁有先進(jìn)的燃燒實(shí)驗(yàn)室，擁有一只專(zhuān)業(yè)的研發(fā)技術(shù)隊(duì)伍。通過(guò)燃燒調(diào)整、二次風(fēng)配比、SOFA風(fēng)配比，部分廠汽溫參數(shù)基本達(dá)到了設(shè)計(jì)值，飛灰可燃物有明顯降低。在產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)上一直處于。為滿(mǎn)足中國(guó)市場(chǎng)燃燒器需求，2010年在中國(guó)上海建廠，市場(chǎng)占有率也接近25%。

3、德國(guó)威索 WEISHAUPT

威索是歐洲的制造商之一。威索公司以其自向研究及發(fā)展機(jī)構(gòu)及合理的現(xiàn)代化制造工藝而在燃燒技術(shù)領(lǐng)域具有的影響力。遍及全球四十多個(gè)國(guó)家的3000多個(gè)雇員效力于威索公司。北京市大規(guī)模使用始于1998年陜京一線投產(chǎn)，數(shù)據(jù)顯示，陜京線已累計(jì)向北京市輸送超過(guò)750億立方米。在德國(guó)國(guó)內(nèi)，除本企業(yè)直屬產(chǎn)銷(xiāo)組織外，還有眾多的公司受委托進(jìn)行有關(guān)的咨詢(xún)、銷(xiāo)售和顧客服務(wù)等工作。德國(guó)威索屬于燃燒器中品牌，一般大型企業(yè)、企事業(yè)單位的多，中國(guó)市場(chǎng)占有率10%左右。

4、芬蘭奧林 Oilon

奧林集團(tuán)機(jī)構(gòu)成立于一九六一年，產(chǎn)品已銷(xiāo)往歐洲、亞洲、南、北美洲和一些非洲國(guó)家。奧林燃燒器為全球用戶(hù)提供齊全的產(chǎn)品系列，從小型的家居取暖、工業(yè)鍋爐的燃燒到大型的地區(qū)供熱、電廠，再到專(zhuān)業(yè)性很強(qiáng)的船用鍋爐燃燒器、垃圾焚燒和低NOx燃燒，奧林已成為歐洲乃至全球公認(rèn)的燃燒器生產(chǎn)與研發(fā)的。配制簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，儲(chǔ)存、運(yùn)輸方便安全，用普通塑料桶或鐵桶都可以灌裝。中國(guó)市場(chǎng)占有率5%左右。

5、百通 Bentone

瑞典百通公司Bentone AB創(chuàng)于1954年，近半世紀(jì)以來(lái)一直以嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度開(kāi)發(fā)燃燒技術(shù)和生產(chǎn)柴油及氣體燃燒機(jī)，產(chǎn)品遍銷(xiāo)世界各國(guó)，在燃燒機(jī)行業(yè)中向居地位。所有百通牌燃燒機(jī)均于百通公司在瑞典的廠房生產(chǎn)。出廠前都經(jīng)過(guò)原廠嚴(yán)密檢查和測(cè)試，確保質(zhì)量。應(yīng)用FGR技術(shù)和全預(yù)混技術(shù)的產(chǎn)品，已經(jīng)鍋檢院現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試并頒發(fā)報(bào)告，氮氧化物排放遠(yuǎn)低于國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)，并且經(jīng)過(guò)多行業(yè)用戶(hù)的實(shí)際應(yīng)用得到了眾多用戶(hù)的一致好評(píng)。所生產(chǎn)柴油燃燒機(jī)根據(jù)歐洲EN267或德國(guó)DIN4787規(guī)格設(shè)計(jì)和取得驗(yàn)證。中國(guó)市場(chǎng)占有率3%左右。

北京市節(jié)能監(jiān)測(cè)中心研制推出的第二代超低氮燃燒設(shè)備亮相中國(guó)暖通展。該設(shè)備是裝在燃?xì)忮仩t上的一種燃燒器，可以使燃?xì)忮仩t的氮氧化物排放低于30mg，這也是北京市環(huán)保局要求2017年4月后所有燃?xì)忮仩t必須達(dá)到的排放標(biāo)準(zhǔn)。

據(jù)北京節(jié)能技術(shù)監(jiān)測(cè)中心經(jīng)理蔣歷民介紹，現(xiàn)在北京市運(yùn)行的2萬(wàn)多臺(tái)燃?xì)忮仩t，氮氧化物排放基本都在100mg/m3以上，污染物排放減排存在巨大空間。2優(yōu)化調(diào)整，使用科學(xué)的燃燒方法鍋爐低氮燃燒器經(jīng)過(guò)改造后，燃燒器的型式已確定，但是在鍋爐不同的條件下，燃燒不同的煤種產(chǎn)生的NO的量也會(huì)不同，由此可見(jiàn)起主導(dǎo)作用的是鍋爐的運(yùn)行方式?！拔覀冄邪l(fā)的超低氮燃燒器已經(jīng)在20多臺(tái)燃?xì)忮仩t上得到試用，可以使氮氧化物排放持續(xù)穩(wěn)定在30mg/m3以下，這也是北京市DB11-139-2015地方法規(guī)，對(duì)鍋爐尾氣排放提出的嚴(yán)要求?！?/span>

蔣歷民坦言，“與傳統(tǒng)擴(kuò)散式燃燒技術(shù)相比，這種采用全預(yù)混表面燃燒技術(shù)的超低氮燃燒器安全性更高。擴(kuò)散燃燒是將燃?xì)馀c空氣直擴(kuò)散在整個(gè)爐膛燃燒，一旦爆燃，其影響相當(dāng)大。而我們這個(gè)燃燒技術(shù)由于金屬纖維網(wǎng)容積遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于整個(gè)爐膛，因此也相對(duì)安全的多。由于兩部分都在偏離化學(xué)當(dāng)量比下燃燒，因而NOx都很低，這種燃燒又稱(chēng)為偏離燃燒或非化學(xué)當(dāng)量燃燒。另外，絲網(wǎng)空隙設(shè)計(jì)上，燒頭前端薄弱區(qū)域設(shè)計(jì)有專(zhuān)門(mén)泄壓開(kāi)孔;其朝向鍋爐防爆門(mén)方向;即使萬(wàn)一出現(xiàn)爆燃，也不致于損壞鍋爐?！?。

據(jù)了解，燃?xì)忮仩t煙氣排放產(chǎn)生的氮氧化物是霧霾的重要成因之一，為控制霧霾的形成，2015年7月北京市環(huán)保局頒布新的《鍋爐大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，氮氧化物排放限值從平均120mg/m3降至到30mg/m3，新標(biāo)準(zhǔn)將于2017年4月1日開(kāi)始實(shí)施。目前全市有20蒸噸以下的中小型燃?xì)忮仩t9500臺(tái)左右，晚要在2017年年底前完成低氮排放改造。2蒸汽參數(shù)偏離設(shè)計(jì)值，過(guò)熱器減溫水量增加或再熱器超溫鍋爐采用空氣分級(jí)低氮燃燒技術(shù)改造后，一方面，燃燒延遲，火焰中心上移，爐膛出口煙溫上升，鍋爐的過(guò)熱汽溫、再熱汽溫上升，對(duì)于原來(lái)存在過(guò)熱汽溫、再熱汽溫超設(shè)計(jì)值的問(wèn)題則加劇，過(guò)、再熱減溫水量增加?！艾F(xiàn)在鍋爐運(yùn)營(yíng)單位都在等環(huán)保部門(mén)的補(bǔ)貼政策和標(biāo)準(zhǔn)，不過(guò)目前我們的產(chǎn)品年產(chǎn)量約在2000臺(tái)左右。

3.1 低過(guò)量空氣燃燒

低過(guò)量空氣燃燒是燃燒過(guò)程盡可能在接近理論空氣量的條件下進(jìn)行，隨著煙氣中過(guò)量氧的減少，可以抑制煙氣中氮氧化物前驅(qū)體與O2的反應(yīng)，這是一種的降低NOx排放的方法，可降低NOx排放15%～20%。充分的預(yù)混合，讓爐膛內(nèi)火焰短，降低了燃燒溫度，從而減少了熱力型氮氧化物的產(chǎn)生。但同時(shí)，如果爐內(nèi)氧含量過(guò)低，如低于3%，則有可能導(dǎo)致燃?xì)獾牟煌耆紵?，出口煙氣中CO含量或其他可燃物含量增加，降低燃燒效率。

3.2 空氣分級(jí)燃燒

空氣分級(jí)燃燒技術(shù)是將助燃空氣分級(jí)送入燃燒裝置的技術(shù)，通常在一級(jí)燃燒區(qū)，將助燃空氣量減少到總?cè)紵諝饬康?0%～75%（相當(dāng)于理論空氣量的80%），使燃料先在缺氧的富燃料燃燒條件下燃燒，過(guò)量空氣系數(shù)α＜1，在降低了燃燒區(qū)內(nèi)的燃燒速度和溫度水平的同時(shí)，在燃燒區(qū)域形成還原氣氛，抑制了NOx在一級(jí)燃燒區(qū)的生成量。為了完成燃?xì)馊紵^(guò)程，將完全燃燒所需的其余空氣送入第二級(jí)燃燒區(qū)，與一級(jí)“貧氧燃燒”產(chǎn)生的煙氣混合，此階段空氣系數(shù)α＞1，保證了燃?xì)獾娜紶a度，同時(shí)，由于一階段產(chǎn)生的煙氣對(duì)空氣的稀釋?zhuān)植垦鹾拷档?，有利于降低反?yīng)（1）（2）的反應(yīng)速率。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全北京市燃?xì)忮仩t保有量超過(guò)1萬(wàn)臺(tái)，隨著“煤改氣”工程的繼續(xù)推進(jìn)，燃?xì)忮仩t保有量仍將增加。由于整個(gè)燃燒過(guò)程所需空氣是分兩級(jí)或多級(jí)送入燃燒區(qū)域，故稱(chēng)為空氣分級(jí)燃燒法。才雷等將空氣分級(jí)燃燒技術(shù)作為降低鍋爐NOx排放的主要燃燒控制手段，通過(guò)對(duì)一次風(fēng)二次風(fēng)的給入控制，將煙氣出口NOx含量由1164.92mg/m3降低至704.7mg/m3。

3.3 燃料分級(jí)技術(shù)

燃料分級(jí)燃燒技術(shù)又稱(chēng)為三級(jí)燃燒技術(shù)或再燃燒技術(shù)，空氣和燃料都分級(jí)送入爐膛，形成初始燃燒區(qū)、再燃區(qū)和燃盡區(qū)。其原理是利用燃燒中已生成的NO遇到烴根CHi和未完全燃燒產(chǎn)物CO、H2、C和CnHm時(shí)，會(huì)發(fā)生NOx的還原反應(yīng)，進(jìn)而降低NOx的排放。脫硝技術(shù)根據(jù)水泥窯氮氧化物的形成機(jī)理，水泥窯降氮減排的技術(shù)措施有兩大類(lèi)：一類(lèi)是從源頭上治理。將80%～85%的燃料送入一級(jí)燃燒區(qū)，在α＞1條件下，燃燒并生成NOx；其余15%～20%的燃料送入二級(jí)燃燒區(qū)，在α＜1的條件下形成很強(qiáng)的還原性氣氛，使得在一級(jí)燃燒區(qū)中生成的NOx在二級(jí)燃燒區(qū)內(nèi)被還原成氮?dú)?，二?jí)燃燒區(qū)又稱(chēng)再燃區(qū)，在再燃區(qū)中不僅使得已生成的NOx得到還原，還抑制了新的NOx的生成；由于可能存在未燃燼的燃料，需在第三級(jí)燃燒區(qū)送入空氣，保證再燃區(qū)中生成的未完全燃燒產(chǎn)物的燃盡。美國(guó)John Zink公司利用燃料分級(jí)燃燒原理開(kāi)發(fā)了適用于管式加熱爐的遠(yuǎn)距離分級(jí)式爐子工業(yè)燃燒器結(jié)構(gòu)及方法的技術(shù)，與未采用該技術(shù)的加熱爐相比，可減少28%左右的NOx排放。

3.4 煙氣再循環(huán)

煙氣再循環(huán)時(shí)將一部分低溫?zé)煔庵苯铀腿肴紵齾^(qū)域，或與一次風(fēng)或二次風(fēng)混合后送入燃燒區(qū)域，不僅降低燃燒溫度，同時(shí)也降低了氧氣濃度，進(jìn)而降低了NOx的排放濃度。低氮燃燒器，通過(guò)調(diào)節(jié)燃燒空氣和燃燒頭，在燃燒過(guò)程中所產(chǎn)生的氮的氧化物主要為NO和NO2，用低NOx燃燒器能夠降低燃燒過(guò)程中氮氧化物的排放。美國(guó)卡博特公司在炭黑尾氣余熱鍋爐系統(tǒng)中采用了煙氣再循環(huán)技術(shù)對(duì)尾排煙氣進(jìn)行了有效控制，當(dāng)循環(huán)煙氣量由占總給入氣體量的0%、6%增大到39%時(shí)，煙氣NOx含量由522mg/m3降低為376mg/m3及246mg/m3。顯然，再循環(huán)煙氣進(jìn)入燃燒區(qū)域后需要吸收熱量，重新升溫至燃燒溫度，過(guò)量的再循環(huán)煙氣將導(dǎo)致較低的燃燒溫度，必然引起不燃燒或燃燒不完全的現(xiàn)象，進(jìn)一步將導(dǎo)致燃料無(wú)法穩(wěn)定燃燒，通常煙氣再循環(huán)率控制在30%以?xún)?nèi)，以確保燃?xì)獾姆€(wěn)定燃燒。

3.5 低NOx燃燒器

燃燒器的性能對(duì)低熱值燃?xì)馊紵O(shè)備的可靠性和經(jīng)濟(jì)性起著主要作用。從NOx的生成機(jī)理出發(fā)，通過(guò)特殊設(shè)計(jì)的燃燒器結(jié)構(gòu)以及通過(guò)改變工業(yè)燃燒器的風(fēng)煤比例，可以將前述的空氣分級(jí)、燃料分級(jí)和煙氣再循環(huán)降低NOx濃度的低氮燃燒技術(shù)用于燃燒器，以盡可能地降低著火氧的濃度、適當(dāng)降低著火區(qū)的溫度達(dá)到限度地抑制NOx生成的目的，這是目前低NOx燃燒器的主要設(shè)計(jì)理念。李陽(yáng)扶等通過(guò)特殊的燃?xì)馊紵鹘Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將燃料與空氣分級(jí)分段給入、燃料與助燃空氣以亞化學(xué)當(dāng)量比率給入、抽取鍋爐尾部煙氣經(jīng)混合裝置與空氣混合后進(jìn)入燒嘴，將強(qiáng)化燃?xì)馀c助燃空氣的混合、分級(jí)分段燃燒、煙氣循環(huán)等技術(shù)進(jìn)行集成，大大降低了NOx的生成。（北京）能源設(shè)備技術(shù)有限公司成立至今就一直奉行超越自己比超越對(duì)手更有意義的研發(fā)理念，在研發(fā)創(chuàng)新的過(guò)程中，不斷超越自己。低NOx燃燒器中還有一種比較常用的燃燒技術(shù)為低NOx旋流燃燒技術(shù)，如2.4節(jié)所述。旋流燃燒技術(shù)強(qiáng)化反應(yīng)物混合與穩(wěn)定燃燒方面研究者們已形成了共識(shí)，旋流燃燒能夠形成燃燒產(chǎn)物的中心回流區(qū)，回流區(qū)內(nèi)高溫低速的燃燒產(chǎn)物和中間體對(duì)未反應(yīng)的空氣和燃料進(jìn)行預(yù)熱、稀釋?zhuān)軌蛴行У貜?qiáng)化低熱值合成氣燃燒，在高速射流下形成穩(wěn)定的火焰。與此同時(shí)，煙氣循環(huán)使得爐內(nèi)溫度分布更加均勻，稀釋燃燒反應(yīng)物，降低燃燒溫度、縮小高溫區(qū)，降低氧含量，有可能抑制NOx的形成，但不同研究者對(duì)旋流燃燒降低氮氧化物排放的研究結(jié)果卻存在較大差異。Coghe等分別采用了不同的燃燒器或旋流方式研究旋流數(shù)對(duì)NOx生產(chǎn)量的影響，結(jié)果表明隨著旋流數(shù)的提高，NOx排放量可降低25%～30%。而Zhou等的研究結(jié)果表明，隨著旋流數(shù)的提高，NOx排放量先高后減小，且仍高于無(wú)旋流時(shí)的排放量。