水泥窑炉脱硝技术精选文档学习教案.pptx

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1、会计学1水泥窑炉脱硝技术水泥窑炉脱硝技术(jsh)精选文档精选文档第一页，共30页。水泥水泥(shun)(shun)窑炉概况及窑炉概况及NOxNOx排放现状排放现状v2019 年我国水泥产量为年我国水泥产量为18.68亿吨，水泥企业近亿吨，水泥企业近5000家。家。v水泥煅烧产生大量水泥煅烧产生大量(dling)NOx，排放浓度为，排放浓度为300mg/Nm32200mg/Nm3，每吨熟料约产生，每吨熟料约产生1.5kg1.8kg氮氧化物。氮氧化物。v2019年全国水泥排放氮氧化物约年全国水泥排放氮氧化物约200万吨，约占全国氮氧化物排放万吨，约占全国氮氧化物排放总量的总量的10%，仅次于电力

2、行业和机动车尾气排放，仅次于电力行业和机动车尾气排放，位居第三。位居第三。行业行业(hngy)(hngy)排放对排放对NOxNOx污染污染的贡献率的贡献率水泥回转窑工艺示意图水泥回转窑工艺示意图水泥回转窑工艺示意图水泥回转窑工艺示意图第2页/共30页第二页，共30页。国内外水泥窑国内外水泥窑NOxNOx排放排放(pi(pi fn)fn)标准标准n国外水泥窑国外水泥窑NOx排放排放(pi fn)标准（标准（mg/Nm3）奥地奥地利利比利比利时时德国德国爱尔兰爱尔兰意大意大利利卢森卢森堡堡葡萄葡萄牙牙瑞典瑞典美国美国荷荷兰兰欧盟指欧盟指令令NOx5001800500*113001800800130

3、02009001300200-500国际水泥工业对国际水泥工业对NOx排放限制最严格的是德国标准，规定排放限制最严格的是德国标准，规定(gudng)采用二次燃采用二次燃料的替代率料的替代率60%时，其排放氮氧化物浓度不得超过时，其排放氮氧化物浓度不得超过500mgNO2/Nm3；二次燃；二次燃料替代率为料替代率为60%100%时，不大于时，不大于200 mgNO2/Nm3。n我国水泥窑我国水泥窑NOx排放标准：排放标准：我国现执行我国现执行水泥工业大气污染物排放标准水泥工业大气污染物排放标准GB 4915-2019，规定，规定NOx排放浓排放浓度不得超过度不得超过800mg/m3。杭州地区规定

4、不得超过。杭州地区规定不得超过150mg/m3GB 4915-2019水泥工业氮氧化物排放标准水泥工业氮氧化物排放标准排放浓度（排放浓度（mgm3）单位产品排放量（单位产品排放量（kgt）800 2.40 第3页/共30页第三页，共30页。颁布年份颁布年份排放标准排放标准NOx限值限值 mg/m31985水泥工业污染物排放标准（GB4915-85)无限制2019水泥厂大气污染物排放标准(GB4915-20198002019水泥工业大气污染物排放标准(GB4915-2019)8002019水泥工业大气污染物排放标准DB448182019（广东）550（新建水泥窑）2019火电厂大气污染物排放标准

5、 GB23223-2019450-1100(燃煤）2019火电厂大气污染物排放标准 GB 13223-2019 100（燃煤）（燃煤）水泥行业与火电行业水泥行业与火电行业NOxNOx排放排放(pi fn)(pi fn)标准标准比较比较水泥行水泥行业(hngy)的的NOx排放排放标准会日准会日趋严格！格！第4页/共30页第四页，共30页。水泥水泥(shun)(shun)窑炉窑炉NOxNOx控制技术控制技术uu炉内燃烧炉内燃烧炉内燃烧炉内燃烧(rnsho)(rnsho)(rnsho)(rnsho)控制技术控制技术控制技术控制技术 uu选择性非催化还原选择性非催化还原选择性非催化还原选择性非催化还原

6、(hun yun)(hun yun)(hun yun)(hun yun)（SNCRSNCRSNCRSNCR）技术）技术）技术）技术uu选择性催化还原（选择性催化还原（选择性催化还原（选择性催化还原（SCRSCRSCRSCR）技术）技术）技术）技术第5页/共30页第五页，共30页。控制进炉生料的成分；炉窑燃料的类型；提高(t go)热效率；炉窑内分级燃烧；有效的冷却控制；采用专家控制系统；采用低氮燃烧器。炉内燃烧炉内燃烧(rnsho)(rnsho)控制技术控制技术 第6页/共30页第六页，共30页。SCC SCC SCC SCC采用分级加入燃料和空气，使采用分级加入燃料和空气，使采用分级加入燃料

7、和空气，使采用分级加入燃料和空气，使NOxNOxNOxNOx形成降到最低物料加入形成降到最低物料加入形成降到最低物料加入形成降到最低物料加入方式来降低方式来降低方式来降低方式来降低NOxNOxNOxNOx放热排放。放热排放。放热排放。放热排放。在窑炉的进料端点燃燃料，并保持在窑炉的进料端点燃燃料，并保持在窑炉的进料端点燃燃料，并保持在窑炉的进料端点燃燃料，并保持(boch)(boch)(boch)(boch)还原性气氛，就可还原性气氛，就可还原性气氛，就可还原性气氛，就可以减低在窑内燃烧带中形成的以减低在窑内燃烧带中形成的以减低在窑内燃烧带中形成的以减低在窑内燃烧带中形成的NOxNOxNOxN

8、Ox；通过调整燃烧空气量，使得焙烧燃料最初是在还原性气氛中燃通过调整燃烧空气量，使得焙烧燃料最初是在还原性气氛中燃通过调整燃烧空气量，使得焙烧燃料最初是在还原性气氛中燃通过调整燃烧空气量，使得焙烧燃料最初是在还原性气氛中燃烧，以降低烧，以降低烧，以降低烧，以降低NOxNOxNOxNOx的生成，然后再在氧化气氛中完全燃烧；的生成，然后再在氧化气氛中完全燃烧；的生成，然后再在氧化气氛中完全燃烧；的生成，然后再在氧化气氛中完全燃烧；通过控制生料的加入量来调节焙烧温度；通过控制生料的加入量来调节焙烧温度；通过控制生料的加入量来调节焙烧温度；通过控制生料的加入量来调节焙烧温度；引入三次风来调整焙烧器中还

9、原性气氛，使其达到适宜的还原引入三次风来调整焙烧器中还原性气氛，使其达到适宜的还原引入三次风来调整焙烧器中还原性气氛，使其达到适宜的还原引入三次风来调整焙烧器中还原性气氛，使其达到适宜的还原气氛，采用这种方式的气氛，采用这种方式的气氛，采用这种方式的气氛，采用这种方式的SCCSCCSCCSCC技术可降低热力型和燃料型技术可降低热力型和燃料型技术可降低热力型和燃料型技术可降低热力型和燃料型NOxNOxNOxNOx。焙烧器处的分级焙烧器处的分级焙烧器处的分级焙烧器处的分级(fn j)(fn j)(fn j)(fn j)燃烧燃烧燃烧燃烧(SCC)(SCC)(SCC)(SCC)第7页/共30页第七页，

10、共30页。SCCSCCSCCSCC分级分级分级分级(fn j)(fn j)(fn j)(fn j)燃烧燃烧燃烧燃烧美国Suwannee水泥厂的空气(kngq)分级SCC带有转窑入口(r ku)喷燃器的Polysius MSC-SCCFlorida Rock IndustriesFlorida Rock Industries的空气的空气-燃料分级燃料分级SCCSCC美国美国TitanTitan水泥厂的燃料水泥厂的燃料-空气顺序分级空气顺序分级第8页/共30页第八页，共30页。SCCSCCSCCSCC分级分级分级分级(fn j)(fn j)(fn j)(fn j)燃烧燃烧燃烧燃烧SCCSCC分级燃

11、烧技术在美国分级燃烧技术在美国(mi u)PH/PC(mi u)PH/PC水泥窑上的业绩水泥窑上的业绩第9页/共30页第九页，共30页。选择性非催化还原选择性非催化还原选择性非催化还原选择性非催化还原(hun yun)(hun yun)(hun yun)(hun yun)技术技术技术技术（SNCRSNCRSNCRSNCR）SNCRSNCR工艺的主要化学反应工艺的主要化学反应(huxu fnyng)(huxu fnyng)如下：如下：尿素、NH3均可作为还原剂；温度(wnd)过高氨会和氧反应生成NOx；温度(wnd)过低NOx还原反应的速率过低，造成原烟气中有过量的氨逃逸或是生料物料上有氨沉积；

12、因此必须寻找合理的氨气喷入位置，达到适合SNCR反应的温度(wnd)区间。第10页/共30页第十页，共30页。NH3NH3的可喷入位置的可喷入位置(wi zhi)(wi zhi)选择性非催化还原选择性非催化还原选择性非催化还原选择性非催化还原(hun yun)(hun yun)(hun yun)(hun yun)技术（技术（技术（技术（SNCRSNCRSNCRSNCR）第11页/共30页第十一页，共30页。SNCRSNCR技术技术(jsh)(jsh)的工程应用的工程应用2019年之前，在欧洲至少有18个水泥窑采用了SNCR脱销技术，其中15座在德国，2座在瑞典，一座在瑞士。在这些(zhxi)工

13、程中还原剂多为浓度为25的氨水，NH3/NOx比值为0.50.9,脱硝效率为1050。瑞典的两座干法回转水泥窑在安装SNCR装置之后，在NH3/NOx比值为1.01.2的条件下，脱硝效率达到8085，究其原因是采用了多点喷射技术（12个点）。第12页/共30页第十二页，共30页。p优点：p 1.固定(gdng)投资少；2.设备简单；3.不用催化剂；4.初期投资少；5.系统简单；6.易于实施。p缺点：p脱硝效率低（40%）；p运行成本(chngbn)较高；p对反应温度要求高，需要准确控制反应区内的温度；p需要比较高的NH3NOx值（一般大于1），部分NH3被产品吸收。选择性非催化选择性非催化(c

14、u hu)(cu hu)还原技术还原技术（SNCRSNCR）第13页/共30页第十三页，共30页。选择性催化还原选择性催化还原选择性催化还原选择性催化还原(hun(hun(hun(hun yun)yun)yun)yun)（SCRSCRSCRSCR）技术）技术）技术）技术 SCRSCR催化剂催化剂催化剂催化剂烟气烟气烟气烟气 NO NO X XNOxNOxNOxNOxNOxNOxNHNH3 3 喷射格栅喷射格栅喷射格栅喷射格栅NHNH3 3+NOx+NOxNHNH3 3+NOx+NOxNHNH3 3+NOx+NOxNHNH3 3+NOx+NOxN2N2N N2 2N N2 2N N2 2H2OH

15、H2 2OOHH2 2OOHH2 2OO洁净烟气洁净烟气洁净烟气洁净烟气 N N2 2N N2 2N N2 2N N2 2N N2 2选择性催化还原法选择性催化还原法(SCR)(SCR)是工业上应用最广的一种脱硝技术；是工业上应用最广的一种脱硝技术；理想状态下，可使理想状态下，可使NOxNOx的脱除率达的脱除率达90%90%以上，以上，是目前最好的固定是目前最好的固定(gdng)(gdng)源源NOxNOx治理技术；治理技术；SCRSCR反应温度一般为反应温度一般为300300450 oC450 oC。pp基本化学基本化学基本化学基本化学(huxu)(huxu)原理原理原理原理第14页/共30

16、页第十四页，共30页。SCRSCR可以安装在水泥窑的两个位置：可以安装在水泥窑的两个位置：在除尘器的下游在除尘器的下游-“-“低尘负荷低尘负荷”系统；系统；优点优点(yudin)(yudin)：催化剂寿命长，不易堵塞；：催化剂寿命长，不易堵塞；缺点：需要对烟气进行加热，达到催化剂的反应温度；缺点：需要对烟气进行加热，达到催化剂的反应温度；最后一个旋风筒下游（不带反应器）最后一个旋风筒下游（不带反应器）-“-“高尘负荷高尘负荷”系统；系统；优点优点(yudin)(yudin)：烟气温度适合催化剂要求，无需加热；：烟气温度适合催化剂要求，无需加热；缺点：烟气粉尘浓度高，催化剂容易被堵塞、磨损。缺点

17、：烟气粉尘浓度高，催化剂容易被堵塞、磨损。选择性催化选择性催化选择性催化选择性催化(cu hu)(cu hu)(cu hu)(cu hu)还原技术（还原技术（还原技术（还原技术（SCRSCRSCRSCR）SCR脱硝系统(xtng)的高粉尘负荷布置。第15页/共30页第十五页，共30页。n n到到20192019年，全世界一共年，全世界一共(ygng)(ygng)有有3 3个水泥厂安装了个水泥厂安装了SCR SCR 系统系统n n德国德国SolnhofenSolnhofen水泥厂水泥厂n n意大利意大利 Monselice Monselice水泥厂水泥厂n n意大利意大利CalavinoCala

18、vino水泥厂水泥厂n n其中德国的其中德国的SolnhofenSolnhofen水泥厂的水泥厂的SCRSCR系统可靠运行了系统可靠运行了4000040000小时。小时。选择性催化选择性催化选择性催化选择性催化(cu hu)(cu hu)(cu hu)(cu hu)还原技术（还原技术（还原技术（还原技术（SCRSCRSCRSCR）德国Solnhofen波特兰水泥厂中预热塔附近(fjn)的SCR系统第16页/共30页第十六页，共30页。SCRSCR在水泥窑炉上应用在水泥窑炉上应用(yngyng)(yngyng)的的问题问题:烟尘中颗粒物会堵塞催化剂，必须安烟尘中颗粒物会堵塞催化剂，必须安装吹灰器

19、；装吹灰器；烟气中的碱性物质、烟气中的碱性物质、CaOCaO和和SO2SO2会使催会使催化剂中毒；化剂中毒；如果将如果将SCRSCR安装在除尘器的下游，必安装在除尘器的下游，必须安装烟气再热器，加热烟气到催须安装烟气再热器，加热烟气到催化剂的最佳工作温度。化剂的最佳工作温度。选择性催化还原选择性催化还原选择性催化还原选择性催化还原(hun yun)(hun yun)(hun yun)(hun yun)技术（技术（技术（技术（SCRSCRSCRSCR）第17页/共30页第十七页，共30页。nCold Flow Model testing system Geometric modelNH3 con

20、centration in SCR reactorVelocity distribution at the upstream of AIGNH3 concentration at the inlet of catalysts催化剂反应催化剂反应(fnyng)(fnyng)系统设计及应用系统设计及应用第18页/共30页第十八页，共30页。SCRSCR在水泥窑炉上应用的问题在水泥窑炉上应用的问题:烟尘中颗粒物会堵塞催化剂，必须安烟尘中颗粒物会堵塞催化剂，必须安装吹灰装吹灰(chu hu)(chu hu)器；器；烟气中的碱性物质、烟气中的碱性物质、CaOCaO和和SO2SO2会使催会使催化剂中毒；化

21、剂中毒；如果将如果将SCRSCR安装在除尘器的下游，必安装在除尘器的下游，必须安装烟气再热器，加热烟气到催须安装烟气再热器，加热烟气到催化剂的最佳工作温度。化剂的最佳工作温度。选择性催化选择性催化选择性催化选择性催化(cu hu)(cu hu)(cu hu)(cu hu)还原技术（还原技术（还原技术（还原技术（SCRSCRSCRSCR）第19页/共30页第十九页，共30页。SCRSCR催化剂抗中毒规律催化剂抗中毒规律(gul)(gul)研究研究催化剂组分改性催化剂组分改性（控制添加微量有效组分）（控制添加微量有效组分）催化剂中毒机理研究催化剂中毒机理研究（量子化学分析）（量子化学分析）催化剂抗

22、中毒配方研究催化剂抗中毒配方研究催化剂抗中毒研究催化剂抗中毒研究（量子化学（量子化学+实验手段）实验手段）烟气烟气(yn q)中的多种组分（如碱金属）易造成催化剂的中毒，因此需中的多种组分（如碱金属）易造成催化剂的中毒，因此需开发适合水泥窑炉烟气开发适合水泥窑炉烟气(yn q)条件的催化剂配方。条件的催化剂配方。水泥窑炉烟气有害成分水泥窑炉烟气有害成分(chng fn)分析分析碱性物质碱性物质碱性物质碱性物质CaOCaOSOSO2 2第20页/共30页第二十页，共30页。碱土金属碱土金属(jin t jn(jin t jn sh)sh)中毒机理研究中毒机理研究中毒中毒(zhng d)催化剂模型

23、催化剂模型新鲜新鲜(xn xin)催化剂催化剂碱性金属中毒碱性金属中毒中毒表征中毒表征新鲜催化剂模型新鲜催化剂模型第21页/共30页第二十一页，共30页。催化剂抗中毒研究催化剂抗中毒研究催化剂抗中毒研究催化剂抗中毒研究(ynji)(ynji)(ynji)(ynji)路线路线路线路线 中毒中毒(zhng(zhng d)d)元素中和催元素中和催化剂表面的酸性化剂表面的酸性位位中毒中毒(zhng d)(zhng d)模拟模拟分分子子结结构构调调控控中毒中毒试验研究试验研究 助剂降低中毒元助剂降低中毒元素与活性位接触素与活性位接触的机会。的机会。抗抗中中毒毒抗中毒抗中毒试验研究试验研究添加改性组分后，

24、添加改性组分后，抗中毒能力大大增强抗中毒能力大大增强第22页/共30页第二十二页，共30页。抗抗抗抗CaOCaOCaOCaO中毒中毒中毒中毒(zhng d)(zhng d)(zhng d)(zhng d)催化添加催化添加催化添加催化添加剂改性研究剂改性研究剂改性研究剂改性研究催化剂添加剂抗催化剂添加剂抗CaOCaO中毒中毒(zhng d)(zhng d)添加添加(tin ji)(tin ji)抗中毒组分后催化剂抗抗中毒组分后催化剂抗CaOCaO中毒能力极大提升中毒能力极大提升（350oC350oC下下 50%50%提升到提升到80%80%）。）。第23页/共30页第二十三页，共30页。捏合捏合

25、(nih)(nih)过滤过滤(gul)(gul)成型成型(chngxng)(chngxng)模具模具模块模块模块组装模块组装干燥煅烧切割干燥煅烧切割催化剂成型制备工艺催化剂成型制备工艺催化剂成型制备工艺催化剂成型制备工艺第24页/共30页第二十四页，共30页。催化剂成型制备催化剂成型制备催化剂成型制备催化剂成型制备(zhbi)(zhbi)(zhbi)(zhbi)工艺优化工艺优化工艺优化工艺优化干燥干燥(gnzo)工艺工艺煅烧煅烧(dunsho)工艺工艺添加剂的影响添加剂的影响蜂窝催化剂微观形貌蜂窝催化剂微观形貌壁厚mm孔间距mm孔密度cell/m3几何表面积m2/m3孔隙率%172040849

26、073.470.96.12687455972.67催化剂基本参数催化剂基本参数第25页/共30页第二十五页，共30页。SCRSCR脱硝催化剂样品脱硝催化剂样品脱硝催化剂样品脱硝催化剂样品(yngpn)(yngpn)催化剂的催化剂的EDS谱图谱图 催化剂微观催化剂微观(wigun)形貌形貌催化剂催化剂FSEM照片照片(zhopin)催化剂的催化剂的XRD谱图谱图催化剂的孔径分布催化剂的孔径分布成型催化剂表征成型催化剂表征优化后催化剂呈高分散状态，活性组分可较好的分散在优化后催化剂呈高分散状态，活性组分可较好的分散在TiO2载体上载体上第26页/共30页第二十六页，共30页。SCR bypass

27、experiment systemSCR Catalyst成型成型(chngxng)(chngxng)催化剂应用催化剂应用第27页/共30页第二十七页，共30页。SCRSCR在水泥窑炉上应用的问题在水泥窑炉上应用的问题:烟尘中颗粒物会堵塞催化剂，必须烟尘中颗粒物会堵塞催化剂，必须安装吹灰器；安装吹灰器；烟气中的碱性物质烟气中的碱性物质(wzh)(wzh)、CaOCaO和和SO2SO2会使催化剂中毒；会使催化剂中毒；如果将如果将SCRSCR安装在除尘器的下游，必安装在除尘器的下游，必须安装烟气再热器，加热烟气到催须安装烟气再热器，加热烟气到催化剂的最佳工作温度。化剂的最佳工作温度。选择性催化选择性催化选择性催化选择性催化(cu hu)(cu hu)(cu hu)(cu hu)还原技术（还原技术（还原技术（还原技术（SCRSCRSCRSCR）第28页/共30页第二十八页，共30页。谢谢谢谢(xi xie)！第29页/共30页第二十九页，共30页。感谢您的观看感谢您的观看(gunkn)！第30页/共30页第三十页，共30页。