交流材料之二——水泥窑炉节能减排新技术及应用(共36页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上内部资料仅供参考不得外传水泥生产过程中节能减排新技术及应用介绍安徽海螺建材设计研究院二0一一年十一月目 录水泥生产线节能减排新技术及应用2011年8月国务院“十二五”节能减排综合性工作方案中要求，到2015年，全国万元国内生产总值能耗比2010年的1.034吨标准煤下降16%，“十二五”期间，实现节约能源6.7亿吨标准煤；2015年，全国二氧化硫和氮氧化物排放总量比2010年分别下降8%和10%。2010年全国水泥总产量18.6亿吨，水泥行业能源消耗总量约占全国能源消耗总量的5%，颗粒物排放量约占工业排放总量的30%左右。到“十二五”末，全国水泥生产平均可比熟料综合能

2、耗小于114千克标准煤/吨，水泥综合能耗小于93千克标准煤/吨。水泥颗粒物排放在2009年基础上降低50%，氮氧化物在2009年基础上降低25%，二氧化碳排放强度进一步下降。近十几年来，随着环保要求的不断提高以及节约能源的需要，水泥行业淘汰落后工艺和装备、发展新型干法水泥、推广余热发电技术与装备及水泥窑协同处置废物等生态化技术，在节能减排技术上已有众多措施和经验。根据目前行业政策和发展形势，我们与一些公司进了相关交流，掌握了部分水泥行业的节能减排技术信息，经整理介绍如下，以供大家参考：、节能方面一、烧成系统节能技术措施虽然目前已出现流化床水泥窑和高固气比悬浮预热器系统，其流化床水泥窑工业化规模

3、仅1000t/d(淄博绿源建材有限公司),还处于工业化试验阶段，高固气比悬浮预热器系统工业化规模2500t/d（陕西阳山庄水泥有限公司），且都未实现大型化。回转窑已诞生130余年，已积累了成熟的使用经验，从其发展历史看，它的缺点一直在通过强化窑尾的功能而不断克服，而它的优点一直还没有其它热工设备来取代，因此我们认为短时间内迅速把它淘汰掉并不现实。现在研究的重点是继续强化窑尾预分解系统的功能，减少回转窑的长径比，降低系统的热耗，提高对原燃料的适应性，减少烟气有害组分（S02、NOx）的排放，并能协同处置废弃物等方面做研究。1、预热器及分解炉系统现在出现了六级预热器，C1筒出口温度降低到280，熟

4、料热耗2885kJ/kg（690kcal/kg），但阻力达到6000Pa,六级余热分解系统的综合节能效果是否比带余热发电的五级余热分解系统低需进一步论证。预分解系统的研究主要在以下几个方面：（1）减小预热器直径。在合理范围内，扩大涡壳包角和回转半径、扩大蜗壳进口面积、扩大内筒直径、优化内筒插入深度及锥部扩径等技术措施，在预热器规格较小的情况下，依然达到较好的高效低阻效果，如正在使用的“help”旋风筒，比其它类型的旋风筒要小6%左右。（2）上升管道内换热。理论上生料粉在上升管道内的换热时间是很短的。实际生产中，受生料浓度，粒度、水分、吸附性等因素影响以及撒料装置、上升管道内设计风速等因素的影响

5、，生料粉在上升管道内的停留时间长一些更有利于换热。（3）对适应生料放粗进行针对性设计。根据放粗后的生料粒度分布情况，确定各部位的合理风速，优化后可以获得如下效果：a、生料粉在上升管道中有效分级，粗粉运动速度减缓，停留时间延长，生料换热充分，热耗降低；b、颗粒间的团聚效应减少，生料在上升管道中更易分散、悬浮，和热烟气接触面积大，热耗降低；c、预热器对粗粉捕捉能力强，分离效率高，热耗降低。需要说明的是，生料放粗不是无原则的，对于R0.2要控制，一般应小于1.5%。（4）设计中提高分解炉的用煤比例，减少窑头的用煤比例。在保证系统不频繁粘结堵塞上的前提下，适当提高分解炉的用煤比例，可以提高生料入窑分解

6、率，提高生料入窑温度，提高回转窑的产量，有利于降低NOx的排放。（5）重视料、风、煤入炉位置的合理匹配。由于各工厂的煤质不同，煤粉着火特性不同，煤粉预燃空间不同，要根据具体情况确定三者之间的关系。如C-KSV分解炉，需根据煤质情况，调节生料喂入点的位置和喂煤点的量的多少。2、采用第四代篦冷机技术（1）主要性能考核指标： 第四代篦冷机具有“三高一低”的性能，即高热回收效率、高冷却效率、高运转率、低磨损。其主要性能指标如下：（2）主要技术优点：通体模块化结构设计，灵活适应任何规模的窑系统；由于篦床结构布置完全水平，设备整体高度比较低；采用篦床中段辊式破碎机布置；由于没有篦床漏料，因此不需要篦床下漏

7、料输送设备；可实现篦床宽度方向的布料调整和优化，使所有熟料得到均匀有效的冷却；模块化设计，容易安装； 低磨损，易维护。（3）应用情况目前集团应用的Polysius、CP第四代篦冷机共23台如下表。已投产的项目应用效果较好，二次风温1200左右，三次风温1100，这比第三代篦冷机高出约150左右；热回收效率在72-75%，比第三代高约2-5%左右；出熟料温度在100-120，比第三代低约30-50左右；篦冷机系统电耗在6-7Kwh/t.cl，比第三代略高。但篦冷机用风都比设计值高，POSYSIUS设计值1.9Nm3/kg.cl,CP设计值1.85 Nm3/kg.cl,我们实际操作值都高于2.0

8、Nm3/kg.cl。我们现有的烧成系统设计指标烧成系统热耗710Kcal/kg.cl，接近国际先进水平700 Kcal/kg.cl（水泥能耗对表指南），但我们现有生产线由于原燃料的差异，及工艺管理的不同，系统热耗相差较大，与设计指标相差较远，因此我们应从工艺操作管理上下功夫，特别是在系统用风和漏风方面，在保证煤粉燃烧的情况下，应尽可能的减少系统用风，还应加强系统密封，杜绝“跑、冒、滴、漏”，降低系统热耗。二、节能粉磨系统及设备1、水泥高效节能立磨技术水泥立磨技术已在欧美国家广泛应用，国内华新和湖北亚东等单位已应用。现介绍CK水泥立磨如下：1. CK立磨用于水泥粉磨的工艺流程2、CK立磨粉磨水泥

9、系统主要设备配置：编号设备名称规格、型号、工艺参数1CK450立磨磨盘直径：5600mm，磨辊直径：2200mm;磨辊数量：4只2主电机型号 功率：3800KW3选粉机型号：功率：330KW4主袋收尘器规格：最高温度：m3/h最高温度：95入口压力：-6000Pa5主排风机型号：流量: m3/h全压: 9000 Pa电机功率：1800 kW3、CK450水泥立磨与CK450原料立磨在结构上的主要区别3、CK立磨主要经济技术指标生产PO42.5水泥时180t/h,工序电耗26.5kWh/t。4、对水泥品质的影响通过品质部和川崎公司对立磨系统和联合粉磨系统粉磨的水泥的实验对比结果看，立磨粉磨的水泥

10、，在颗粒形状、粒度分布以及需水量等水泥性能方面均与现有水泥产品相近，没有颠覆性问题，能够被市场所接受。表4-1 三种水泥粉磨系统投资概算及运行成本的分析比较子项名称4.213m联合粉磨系统CK450水泥立磨系统（熟料线）CK450水泥立磨系统（粉磨站）年产量（万吨）120.0120.0主要技术参数辊压机：RP170-120, 主电机功率：21000kW磨机： 4.2m13m,主电机功率：3550kW选粉机：O-Seap N-4000, 功率：200kW主风机：风量： m3/h,功率：630kW主袋收尘：处理风量： m3/hV选循环风机：风量: m3/h 功率：500 kW磨尾通风机： 处理风量

11、:：55000 m3/h功率：90kW磨尾袋收尘：处理风量：53000 m3/h总装机功率：7611KWCK 立磨：主电机功率：3600kW选粉机：功率 330kW主风机： 风量：m3/功率：1850kW主袋收尘： m3/h热风炉： 7106 kcal/h总装机功率：7014KWCK 立磨：主电机功率：3600kW选粉机：功率 330kW主风机： 风量：m3/ h ，功率：1850kW主袋收尘： m3/h热风炉： 7106 kcal/h总装机功率：7014KW吨产品投资（元/吨）384347工序电耗(kWh/t)公司1-5月份平均34.61公司最低28.04川崎公司提供的考核指标25.432.

12、526.5备注运转率76%专心-专注-专业三、水泥生态化技术节能1、余热利用技术水泥余热发电技术推广应用，减少了大量的煤炭消耗和二氧化碳排放，截止到2011年10月，集团共有50套机组运行，余热发电装机容量达到70.12万kW，年节电能力达到了56.77亿kWh，节约标煤226万吨。减少二氧化碳排放565万吨，取得了显著的节能减排效果。2、水泥窑协同处置废物水泥窑协同处置废物主要包括内容有：危险废弃物，生活垃圾、城市污泥，一般废弃物。（1）生活垃圾的水泥窑焚烧处置利用水泥窑处置城市生活垃圾的方式很多，其中我们海螺与川崎联合开发的CKK系统，是最为简洁、有效的处置系统，首创性的将垃圾处理和水泥熟

13、料烧成两个系统进行了有机的融合和无缝对接，构成了一个新的垃圾处理系统，创新了设计思维，实现了城市生活垃圾的安全、稳定、无害处理。目前，项目各系统运行正常，截止到2011年10月，垃圾处理量已达15万吨，每年减排二氧化碳约3万吨。经检测各项环保指标完全合格，物料和水泥产品重金属浸出法含量控制在国家相关标准范围内。（2）协同处置危险废弃物根据集团要求，设计院、建德海螺、品质部等单位一起开发了利用新型干法窑处置新安化工危废项目的技术方案，目前已完成了中试和项目可研。处置流程经过预处理后的化工废液，运输至厂区，卸入废液储罐储存，再经过热蒸汽拌热、输送、过滤、计量，最后通过压缩空气雾化和喷枪均匀喷入分解

14、炉内焚烧处置；化工污泥运输至厂区，卸入污泥储坑内储存，通过双缸柱塞泵、高压管道等输送设备输送至窑尾烟室进行焚烧处置，在污泥的输送和喷入过程中引入压缩空气进行吹堵；由于化工危废处理过程中带入烧成系统的氯、碱等有害物质可能在窑尾产生富集，因此需要根据运行情况对烧成系统进行改造，增加除氯分类系统。 化工危废处置总工艺流程示意图如下：化工废液预处理卸料泵窑尾锅炉储罐拌热管道送料泵收尘器烟囱风机生料磨高温风机冷却塔热蒸汽空压机压缩空气喷枪过滤器旋风筒灰储库灰运输车灰计量输送水泥磨烟囱水泥风机收尘器气体冷却器化工污泥化工污泥堆棚/储坑下料计量输送设施喂入装置压缩空气窑尾分解炉烟室水泥熟料窑尾预热器水泥回转

15、窑注：为化工废液储存及掺入系统；为化工污泥储存及掺入系统；为除氯分离系统；为粉磨掺入系统。化工废液的处置通过热蒸汽对废液储罐和废液输送系统进行拌热并做保温处理，防止废液结晶堵塞管道，并确保废液的最佳流动性。利用螺杆泵将废液送至分解炉内，最大喷入量为2t/h,并保证一定的喷入压力，同时配置雾化喷头，利用压缩空气，确保雾化效果。雾化喷头、液体的喷入温度、喷入压力、压缩空气的喷入量及压力等需通过试验来确定，确保最佳雾化效果，保证废液的焚烧效率。 化工废液处理工艺流程示意图化工污泥的处置化工污泥用污泥运输车收集后输送至水泥厂内，卸入密封的化工污泥堆坑内暂时储存，储量为24吨，储期为0.5-1天。化工污

16、泥储坑内设有转动叶轮将污泥进行搅拌，确保污泥均匀的含水率和粘稠度。污泥储坑进口设置与污泥车卸料联动的闸门，储坑下方出口设有闸板阀，与污泥输送泵连接，污泥输送泵采用双缸柱塞泵，并通过高压管道将污泥连续不断地送入窑尾烟室。污泥的最大处理量为1t/h，在污泥进入窑尾烟室处设置喂入装置，引入压缩空气进行吹堵、吹散，保证污泥的输送和处置过程顺畅。 化工污泥处理工艺流程示意图（3）处置城市生活污泥新型干法窑协同窑处置污泥工艺介绍污泥处置项目利用水泥窑废气余热（温度约260），通过水泥厂配套设施建设一个烘干预处理系统（污泥烘干工艺图），将含水率约80%的污泥烘干至含水率低于30%的干污泥。干污泥成散状物料，

17、经输送及喂料设备送入水泥窑分解炉焚烧。由于分解炉的温度高、热熔大，使得污泥能快速、完全燃烧。污泥烧尽后的灰渣随物料一起进入窑内经高温煅烧并固化。污泥处理工艺流程图：湿污泥进场污泥接收与储存污泥烘干干污泥输送分解炉系统污泥烘干工艺图（红色表示废气利用，黑色表示物料流向）水泥窑协同处置污泥项目特点、优势：利用水泥窑废热烟气作为干燥介质，采用直接接触方式干燥，干燥热效率高，有利于节约不可再生能源、有利于环境保护；污泥中的有机成分和无机成分都能得到充分利用，部分的有机质(55%以上)和可燃成分在水泥窑中煅烧时会产生热量；试验表明：含水率低于30%的污泥低位热值是11MJ/kg左右，在热值意义上相当于贫

18、煤(贫煤约55%灰分和10%15%挥发分，热值约1012.5MJ/kg)；有机物分解彻底：水泥窑中内温度一般在13501650之间，甚至更高，燃烧气体在高于800时停留时间大于8s，高于1100时停留时间大于3s。在干法回转窑系统中，气体在14001600时停留时间在610s，燃烧气体的总停留时间为20s左右，因此窑内的污泥中有害有机物可充分燃烧，焚烧率可达99.999%，即使是稳定的有机物如二恶英等也能被完全分解；没有炉渣和飞灰产生；回转窑热容量大、工作状态稳定、处理量大；回转窑内的耐火砖、原料、窑皮及熟料均为碱性，可吸收SO2，从而抑止其排放。在水泥烧成过程中，污泥灰渣中的重金属能够被固定

19、在水泥熟料的结构中，从而达到被固化的作用；四、其它新技术方面1、富氧燃烧技术用比通常空气（含氧21%）含氧浓度高的富氧空气进行燃烧，称为富氧燃烧。（1）采用富氧助燃的优点提高火焰温度和降低排烟黑度。加快燃烧速度,促进燃烧完全，大幅度减少污染物的排放。降低燃料的燃点温度。减少燃烧后的烟气量。一般氧浓度每增加1%，烟气量约下降2-4.5%。增加热量利用率。富氧助燃对热量的利用率会有所提高，热量利用率可增加14。降低空气过剩系数。（2）富氧的来源工业氧气的主要生产途径有：深冷分馏法、变压吸附法（VPSA/PSA）、膜分离法。变压吸附（VPSA/PSA）法具有工艺流程简单，制氧过程在常温常压下实现，装

20、置运行安全可靠，建设投资省、单位氧气能耗低、自动化程度高（可实现无人值守）、开停车时间短（一般在30min内能满足生产使用要求）、适应性强，氧气纯度可以在30%93%之间任意调整，负荷可在30%110%范围内随意变化。其缺点是产品单一，纯度不高。采用变压吸附空气制氧装置相关技术，其规模从30Nm3/h至40000Nm3/h（折合纯氧），可为富氧助燃提供了可靠的氧气来源。（3）富氧燃烧在水泥窑的应用山东烟台海洋水泥有限公司拥有一条日产1000吨熟料的回转炉窑水泥生产线。2011年4月该公司投入运行的这台节能装置采用了局部全富氧助燃技术，每小时增氧流量2500立方米，在燃用低质煤的情况下，每小时增

21、氧2700立方米，取得明显节煤效果。测试表明，在不增加燃料的前提下，炉窑火焰温度相对提高了180200，通过运行对比，采用富氧燃烧，该台回转炉窑水泥生产线可节约燃煤11.19%，节能率达到10.03%。空气增氧燃烧示意图 富氧设备，尺寸：2000*1700*2800mm2、燃煤催化剂一种由助燃剂、增氧剂、分散剂、稳定剂、膨松剂等组成的燃煤催化剂，此种催化剂起到提高煤的活性、降低着火温度、增强发热强度、提高煤的燃尽特性等作用，达到增加窑的投料量、减少NOx排放量，节煤增产的效果。（1）用量及作用原理燃煤催化剂适用于新型干法水泥窑，可放宽对煤的质量要求，对较差的劣质煤能取到较好的燃烧效果。燃煤催化

22、剂用量与煤的比例为万分之一到万分之五。燃煤催化剂的作用原理如下：使煤燃烧所需的活化能减小，增大煤的活性，使着火点降低，易于燃烧；加快煤中各种键的断裂，提高煤挥发分的析出速度，使煤粉的燃烧速度加快，燃尽时间缩短，燃烧更加完全；催化剂中金属元素起到氧元素传递和电子转移的载体，加快燃烧的反应速度；膨松剂使煤的内部热压超过外部热压，发生裂变，炉膛的燃煤自然蓬松，增加供氧面，使煤完全燃烧，不易结焦；加强燃烧稳定性，避免窑内高温温度脉冲，同时燃烧速度加快后，吸附态氧和晶格态氧对碳进行氧化，减少了燃料氮向NOx的转化，从而减少窑内NOx的生成量；催化剂中一些微量元素降低熟料烧成熔点，降低熟料形成活化能，使熟

23、料在C3S在较低温度下快速形成，从而降低水泥熟料形成热耗，提高熟料强度。（2）使用方法及效果 将催化剂加入一定比例的水稀释后均匀喷洒在煤磨之前的皮带上，是煤和催化剂均匀混合。天津水泥工业设计研究院开发的劣质煤催化剂于2011年3月在中材湘潭水泥有限公司5000t/d生产线上进行工业应用试验，添加燃煤催化剂后的效果情况如下：分解炉出口温度与C5出口温度倒挂程度减少40%。预热器出口废气中NOx的排放浓度有原来的平均890mg/Nm3，减少到720 mg/Nm3，下降19%。在挥发分为3%，热值为4800-5200Kcal/kg的煤种时，加入催化剂使烧成系统的生料喂料量增加15t/h，产量提高5%

24、。熟料3天强度平均为34.3MPa，较未加催化剂提高3.3%。游离钙合格率提高15%。熟料标准煤耗由118.8kg/t.cl下降至112kg/t.cl，标准煤耗下降5.7%。 袋装泥状燃煤催化剂 用水搅拌均匀后加入煤入磨胶带 3、等离子点火装置及其应用等离子点火技术可以用电弧点燃的煤粉替代燃油，实现回转窑的点火及稳燃。等离子点火的运行费用仅是油枪点火费用的1020。（1） 原理等离子发生器：功率50150KW连续可调、输送等离子体长度可达1.5-2m。（2） 组成隔离变压器原边电压：380VAC；付边电压：365VAC直流电源柜提供等离子发生器所需的直流电；AC输入：380V，150KVA；D

25、C输出：250350A冷却水冷却等离子发生器阳极、阴极等部件；8t/h、0.2MPa高压空气提供等离子发生器产生等离子体所需介质；洁净、0.01MPa、150Nm3/h火检探头及火焰电视监视等离子燃烧器的燃烧状况控制部分通过触摸屏或DCS操作。控制部分直流电源柜火焰监视器火焰探头等离子燃烧器高压空气冷却水回水冷却水给水等离子发生器隔离变压器4、降低窑头煤粉灰分技术煤粉分离法，根据煤粉灰分随细度的分布原理，将现在的成品煤粉进行二次分离，细度较粗的部分灰分大幅度降低，用于窑头，而细度较细的部分灰分较高，用于分解炉。（1）煤粉分离法的特点根本上解决高灰煤粉燃烧带来的种种问题窑头由于煤粉发热量提高，一

26、次风会降低、磨损会降低、窑中煤灰沉落会减少，窑系统更易于操作，熟料产、质量均会提高，热耗会下降。窑尾烧高灰煤粉，由于细度低，燃烧速度快，不会影响正常生产。由于灰分与生料其他组分的高度混合，生料均匀性高，熟料质量提高。生产成本增加很小显然分离的电耗远小于细磨的电耗，特别是煤粉在磨到一定细度后进一步提高细度对煤的水分等各方面都会有较高要求，而分离法则没有这样的问题。（2）煤粉分离法降低窑头用煤灰分的原理对于烟煤和无烟煤，随着煤粉粒度减小，其灰分增大。这样将现有煤粉按照某一粒度分级为粗煤粉和细煤粉，粗煤粉部分灰分会大幅度降低，而细煤粉部分灰分会升高。由于窑头对煤粉灰分敏感，灰分大幅度降低必然会带来诸

27、多好处，而分解炉对灰分不是很敏感，而且分解炉中煤粉和生料充分混合，也不会影响熟料强度。据实验室研究，分解炉条件下（900）矿物还会促进煤粉燃烧。（3）工艺改造初步方案煤粉制备系统工艺流程如下图所示。煤粉制备系统流程图要对现有系统成品煤粉进行分级，只需对供煤系统进行简单改造即可达到预想的目标。方案1：对出粗粉分离器含尘气体进行二次分级在图中粗粉分离器出口和布袋收尘器之间加一个二次分级机，细粉进入分解炉煤粉仓，粗粉进入窑头煤粉仓。值得指出的是，这个分级机粒径在30-60微米可调。方案2：对成品煤粉进行二次分级在图中布袋收尘器出口2处，增加一个分级机。这种方案要增加供料系统、风机等。方案1工艺简单、

28、改造费用低。、减排方面一、NOx减排技术针对水泥熟料生产线特点，通常有如下方法和措施来降低NOx排放：1、低NOx燃烧器在回转窑中，NOx的浓度主要取决于火焰的温度、过剩空气系数及空气中氮（N2）在火焰高温区的停留时间。其次，也和火焰的形状、长度、火焰中气流的速度、流态、二次风的温度、燃料的类型及制备、燃料调节的均匀性、燃料与二次风的混合情况、烧成带的热负荷等因素有关。上述诸因素之间的相互作用于影响是复杂的，但是这些因素实质上都受燃烧器结构的影响。使用大推力、一次空气比例较小的多通道燃烧器，将一次风量控制在5%-7%，可达到降低NOx的生成量约5-20%的效果。2、分级燃烧分级燃烧脱氮的基本原

29、理是在烟室和分解炉之间建立还原燃烧区，将原分解炉用煤的一部分均布到该区域内，使其缺氧燃烧以便产生 CO、CH4、H2、HCN和固定碳等还原剂。这些还原剂与窑尾烟气中的NOx发生反应，将NOx还原成N2等无污染的惰性气体。此外，煤粉在缺氧条件下燃烧也抑制了自身燃料型NOx产生，从而实现水泥生产过程中的 NOx 减排。影响分级燃烧脱氮技术应用及效果的主要因素包括： 严格控制原、燃料中的有害成分，生料中的Cl0.015%(最大0.02%)，K2O+Na2O1%，硫碱比：0.61，燃料中的 S1.5%，以保证系统的正常稳定； 相对无烟煤而言，烟煤的高挥发份能够提供更多还原物质，提高分级燃烧的脱氮效率；

30、 窑尾烟室的氧含量越低（O20.8%），分级燃烧的脱氮效果越好。在窑尾氧含量高于 3.5%时，分级燃烧难以取得明显效果； 脱氮区空间需能够满足煤粉及还原性物质还原 NOx 所需的停留时间。需采用司料温控和煤粉增速均布等技术，解决窑尾烟室及还原区内煤灰贴壁运行，造成烟室或还原区结皮堵塞，影响正常生产的问题。针对新建水泥项目和已有水泥项目利用分级燃烧脱氮系统，可采用不同的技术方案。对于新建项目，可以在窑尾建立专门的脱氮还原区，采用煤粉均布和温控技术，能够有效的控制脱氮区的用煤和脱氮区的温度；对于改造项目，脱氮还原区利用当前空间建立，另外煤粉输送系统也受到现场条件的限制。在空间允许的情况下，可以增加

31、一套煤粉计量系统；而在空间条件不具备情况下，可通过增加专门的煤粉增速设备来实现。对于新建项目分级燃烧工艺流程图及主要设备:序号名称单位数量备注1罗茨风机台1送煤风机2手动阀门个1用于控制或截止脱氮用煤3煤粉秤台1脱氮用煤计量4煤粉输送管道套1包括无缝钢管和陶瓷弯头5煤粉仓台1用于脱氮用煤的储存6脱氮喷煤嘴套1用于连接送风管道与烟室窑尾系统氧含量的高低直接影响分级燃烧的效果的脱氮效果，一般窑尾氧含量应控制在1%以下，这样分级燃烧脱氮效率可达1030%。3、烟气脱硝技术目前，脱硝技术方法的研究主要是选择性催化还原法（SCR）和选择性非催化还原法（SNCR），从两种方法的脱硝效率、投资和运行成本以及

32、结合熟料生产线的烟气特点，水泥熟料线主要应用的是选择性非催化还原法（SNCR）。重点介绍选择性非催化还原法（SNCR）选择性非催化还原(SNCR)脱硝技术是把含有NHx基的还原剂(如氨气、氨水或者尿素等)喷入分解炉温度为850970的区域，在该温度区域的停留时间为12s，该还原剂迅速热分解成NH3和其它副产物，随后NH3与烟气中的NOx进行SNCR反应而生成N2，该技术的脱硝效率一般为30%60%。（1）SNCR系统组成SNCR脱硝系统由如下四个子系统组成：还原剂的接收与储存系统主要设备有：氨水溶液储罐、氨水溶液泵、卸料泵等； 还原剂储罐、储罐注入模块、还原剂输送模块稀释水的输送系统主要设备有

33、：系统水箱、稀释水泵、静态混合器等；炉前喷射系统主要设备有：喷射器、喷射器模块（包括阀门、调节阀、流量传感器、压力传感器）等； 混合分配模块、水泥烧成系统喷射器电气及控制系统主要设备有：PLC控制柜、低压配电装置等 控制管理模块及显示屏（2）SNCR系统工艺流程及与生产线接口位置SNCR系统烟气脱硝过程由以下四个基本过程完成：还原剂的接受和储存；还原剂的记录输出、与水混合稀释；在窑炉合适位置分入稀释后的还原剂；还原剂与烟气混合进行脱硝反应。由于SNCR工艺中还原剂与烟气进行的脱硝反应最佳温度为850970，因此SNCR脱硝系统与水泥熟料生产线的接口位置（即还原剂喷入点位置）应在分解炉上部至C5

34、级筒进口部位较合适。SNCR系统工艺流程图如下图所示：（3）SNCR技术的主要特点：在国外水泥熟料线上已有应用实例，系统简单，工程量小，不需要改变现有烧成系统工艺和设备设置；系统投资相对较小，由于不需要昂贵的催化剂和体积膨大的催化反应塔，土建工程量小，项目造价和运行成本低；无需考虑增加系统额外附加阻力，占地面积小，只需较小的氨水储存位置。（4）SNCR烟气脱硝对生产运行、产品质量和环境的影响对烧成系统的影响由于SNCR烟气脱硝方案中氨水的喷入点在分解炉的上部，对分解炉内的温度会产生一定的影响，表现为分解炉的喂煤量上升。若以25%氨水直接喷入分解炉，水分蒸发并加热需要增加标准耗煤150kg/h左

35、右。另外，分解炉内喷入氨水后也会发生一些副反应生成的(NH4)2SO4和NH4HSO4，可能腐蚀或堵塞管道。对熟料质量的影响NH3引入熟料生产线系统，NH3及其化合物热稳定性较低，对水泥熟料质量影响不大。对环境的影响SNCR烟气脱硝技术可控制氨的逃逸量小于15mg/Nm3，则一条5000t/d的熟料生产线氨的逃逸量约为8kg/h，远小于恶臭污染物排放标准GB14554-1993中规定的排烟气高度大于60m时氨的排放量限制75kg/h的要求。（5）SNCR烟气脱硝项目投资及运行成本分析SNCR项目设备静态投资约400万元。SNCR烟气脱硝技术的运行成本主要为氨水，市场上25%的工业使用氨水溶液的

36、价格大概在700-1000元/吨，同一技术，烟气的初始NOx浓度越高、需要的脱硝效率越高，则运行消耗的氨水量越大。不同技术和设备所能达到的脱硝效率和运行需要的氨水量差异较大，一条5000t/d的熟料生产线，配置SNCR脱硝装置：按照水泥工业节能减排的指导意见（工信部节2010582号）提出的“现有2000t/d以上生产线达到NOx排放浓度降低25%-30%的效果”，按脱氮效率30%计算，则需25%的氨水使用量0.5-0.8t/h，则吨熟料运行成本（氨水）在1.5-2元。按照水泥准入条件（工原2010第127号）要求“新建生产线须配置脱NOx效率不低于60%”，按脱氮效率60%计算，则需25%的

37、氨水使用0.8-1.2t/h.则吨熟料运行成本（氨水）2-3.5元。二、水泥低碳生产技术低碳生产技术是水泥工业的发展方向，只有大力研发和应用低碳生产技术，才能推进水泥工业的节能减排，为社会经济的可持续发展、保护生态环境和应对气候变化作出较大的贡献。1、水泥生产的过程CO2减排水泥生产的过程CO2排放指的是能源消耗之外的生产过程产生的CO2排放，即主要是石灰质原料中碳酸盐矿物分解产生的CO2排放。采用低CO2含量的替代原料或生产低钙水泥都可以减少相应的过程CO2排放。电石渣是电石法生产乙炔产生的工业废渣。电石渣（干基）的主要成分是Ca(OH)2、达70%以上。采用电石渣完全替代石灰质原料生产1吨

38、水泥熟料，即可减少约550千克过程CO2排放。一些大宗工业废弃物，包括钢渣、粉煤灰、煤矸石等，含有一定量的氧化钙，作为替代原料，也可以获得一定量的过程CO2减排。减少水泥中熟料的含量就会显著地减少过程CO2排放，但这必须以保证水泥的性能为前题。提高混合材活性、增加混合材掺量不仅可以获得大幅度的过程CO2减排，而且可以实现综合利用。“十一五”期间，集团各企业共消纳粉煤灰、铁、铜矿尾渣等工业废渣约5444万吨。2、水泥生产的能耗CO2减排水泥生产燃料和电力的消耗会产生CO2排放，提高水泥生产工艺技术水平及能源利用效率，就可以显著地减少能耗CO2排放。降低水泥熟料形成温度、加速水泥熟料矿物形成可以减

39、少燃煤用量及CO2排放量。助熔剂和矿化剂可以显著改善水泥熟料的易燃性，实现水泥熟料的低温煅烧，长期以来一直受到广泛的重视，有研究表明采用适宜的助熔剂和矿化剂，可以使水泥熟料形成温度降低至1350，减少热耗达25千克标准煤吨熟料，相应的CO2减排量也达到约62千克吨熟料。采用替代燃料代替燃煤是水泥生产的能耗CO2减排的重要途径。替代燃料是一些具有较高热值（23000KJ/kg）的废弃物，经加工处理后可代替部分燃煤用于水泥熟料的煅烧。替代燃料中含有一定量的有机碳氢化合物，在相同热值条件下替代燃料CO2排放因子比燃煤的低约20%。过优化工艺过程和运行参数，提高企业能源管理水平和能源效率。电能在线检测

40、分析信息系统是建立企业能源管理中心的基本内容，并可以通过强化电能管理、优化工艺过程，获得3%-5%的节能效果。以一条日产5000t熟料水泥生产线计，该生产线的年电耗约为2亿2千万度（kWh）电能，采用在线检测分析信息系统，不仅可以实现电能信息化管理，而且可以实现年节电6百万度以上，减少CO2排放也可达5000多吨。目前，这一系统已在北京水泥厂安装并进行试运行。3、水泥生产CO2减排新技术为大幅度减少水泥生产CO2排放，有广泛的研究开发低CO2排放水泥品种，或对高CO2浓度的废气进行捕集、贮存和分离、应用。有研究机构采用轻烧氧化镁，与粉煤灰等工业废弃物混和、加水搅拌后制成镁建筑制品，再通过碳化或

41、是对水泥窑炉烟气中CO2进行吸附、反应，形成碳氢化合物 Mg(HCO3)(OH) 2H2O，使镁建筑制品在2周的强度达18MPa，超过硅酸盐水泥建筑制品强度的两倍多。镁建筑制品加工实现了过程CO2释放和吸收的循环，即过程CO2的零排放。还有研究提出了采用废弃水泥砂浆及废弃水泥混凝土，中低温生产制备二次水泥的新工艺。水泥矿物水化后形成有C-S-H凝胶、氢氧化钙、水化铝酸钙等。通过组分的适当调整及在700下的中温煅烧，就会形成具有胶凝性的矿物。这不仅有效地处置和利用了大量的建筑废弃物，而且消除了水泥生产的过程CO2减排。CO2的捕集与封存是将化石燃料燃烧产生的CO2进行捕集，并长期封存在地质结构中

42、。这可将大规模工业的二氧化碳排放量降低85%左右。由于烟气中CO2浓度达约30%，非常适合捕集和封存处理。CO2分离和利用首先是通过化学吸收、物理吸收、吸附、膜分离、深冷分离等方法将窑炉烟气中的CO2进行分离，获得不同纯度CO2气体产品，再进行各项工业应用，包括化工合成、金属冶炼等。碳汇是通过植物生长对CO2进行吸收。现在国内已有人提出了利用水泥工厂的碳资源再生制造生物能源的方案，这其实是捕捉水泥厂排放的CO2，利用藻类与水泥工业产生的烟道废气进行光合作用，生产生物能源，即建立藻类养殖生物反应器，藻类成熟后可成为生物燃料，从而控制了CO2的排放。另外，一些植物生长需要较高的CO2浓度，可达5%；将水泥窑炉高CO2含量烟气送入植物温室大棚也是一条可探索的CO2减排路径。 、结语节能减排、环境保护和发展循环经济已成为当前我国水泥工业的重要课题，为此，国家出台了一系列方针政策来调控水泥工业的发展。我们会分析国家的相关政策，跟踪水泥节能减排新技术、新装备及新工艺的发展动态，做好相关技术的调研论证应用等工作。