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1、水泥窑炉脱硝技术,中国大气污染 已成为 全球关注的 焦点 ！,2010年全国氮氧化物排放量2273.6万吨，主要集中在火电、水泥和机动车行业。 我国国民经济和社会发展十二五规划纲要，明确提出“十二五”氮氧化物减排10%的约束性指标，对脱硝技术提出更高的要求。,NOx控制迫在眉睫,背景,水泥窑炉概况及NOx排放现状,2010 年我国水泥产量为18.68亿吨，水泥企业近5000家。 水泥煅烧产生大量NOx，排放浓度为300mg/Nm32200mg/Nm3，每吨熟料约产生1.5kg1.8kg氮氧化物。 2010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总量的10%， 仅次于电力行业和机
2、动车尾气排放， 位居第三。,行业排放对NOx污染的贡献率,水泥回转窑工艺示意图,国内外水泥窑NOx排放标准,国外水泥窑NOx排放标准（mg/Nm3）,国际水泥工业对NOx排放限制最严格的是德国标准，规定采用二次燃料的替代率60%时，其排放氮氧化物浓度不得超过500mgNO2/Nm3；二次燃料替代率为60%100%时，不大于200 mgNO2/Nm3。,我国水泥窑NOx排放标准： 我国现执行水泥工业大气污染物排放标准GB 4915-2004，规定NOx排放浓度不得超过800mg/m3。杭州地区规定不得超过150mg/m3,水泥行业与火电行业NOx排放标准比较,水泥行业的NOx排放标准会日趋严格！
3、,水泥窑炉NOx控制技术,炉内燃烧控制技术,选择性非催化还原（SNCR）技术,选择性催化还原（SCR）技术,控制进炉生料的成分； 炉窑燃料的类型； 提高热效率； 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。,炉内燃烧控制技术,SCC采用分级加入燃料和空气，使NOx形成降到最低物料加入方式来降低NOx放热排放。 在窑炉的进料端点燃燃料，并保持还原性气氛，就可以减低在窑内燃烧带中形成的NOx； 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NOx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； 引入三次风来调整焙烧器中还原性气
4、氛，使其达到适宜的还原气氛，采用这种方式的SCC技术可降低热力型和燃料型NOx。,焙烧器处的分级燃烧(SCC),SCC分级燃烧,美国Suwannee水泥厂的空气分级SCC,带有转窑入口喷燃器的Polysius MSC-SCC,Florida Rock Industries的空气-燃料分级SCC,美国Titan水泥厂的燃料-空气顺序分级,SCC分级燃烧,SCC分级燃烧技术在美国PH/PC水泥窑上的业绩,选择性非催化还原技术（SNCR）,SNCR工艺的主要化学反应如下：,尿素、NH3均可作为还原剂； 温度过高氨会和氧反应生成NOx；温度过低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
5、料物料上有氨沉积； 因此必须寻找合理的氨气喷入位置，达到适合SNCR反应的温度区间。,NH3的可喷入位置,选择性非催化还原技术（SNCR）,SNCR技术的工程应用,2006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。在这些工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） 。,优点： 1.固定投资少；2.设备简单；3.不用催化剂；4.初期投资少；
6、 5.系统简单；6.易于实施。,缺点： 脱硝效率低（40%）； 运行成本较高； 对反应温度要求高，需要准确控制反应区内的温度； 需要比较高的NH3NOx值（一般大于1）， 部分NH3被产品吸收。,选择性非催化还原技术（SNCR）,选择性催化还原（SCR）技术,选择性催化还原法(SCR)是工业上应用最广的一种脱硝技术； 理想状态下，可使NOx的脱除率达90%以上， 是目前最好的固定源NOx治理技术； SCR反应温度一般为300450 oC。,基本化学原理,SCR可以安装在水泥窑的两个位置： 在除尘器的下游-“低尘负荷”系统； 优点：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
7、反应温度； 最后一个旋风筒下游（不带反应器）-“高尘负荷”系统； 优点：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。,选择性催化还原技术（SCR）,SCR脱硝系统的高粉尘负荷布置。,到2008年，全世界一共有3个水泥厂安装了SCR 系统 德国Solnhofen水泥厂 意大利 Monselice水泥厂 意大利Calavino水泥厂 其中德国的Solnhofen水泥厂的SCR系统可靠运行了40000小时。,选择性催化还原技术（SCR）,德国Solnhofen波特兰水泥厂中预热塔附近的SCR系统,SCR在水泥窑炉上应用的问题: 烟尘中颗粒物会堵塞催化剂，必须安装
8、吹灰器； 烟气中的碱性物质、CaO和SO2会使催化剂中毒； 如果将SCR安装在除尘器的下游，必须安装烟气再热器，加热烟气到催化剂的最佳工作温度。,选择性催化还原技术（SCR）,Cold Flow Model testing system,Geometric model,NH3 concentration in SCR reactor,Velocity distribution at the upstream of AIG,NH3 concentration at the inlet of catalysts,催化剂反应系统设计及应用,SCR在水泥窑炉上应用的问题: 烟尘中颗粒物会堵塞催化剂，必
9、须安装吹灰器； 烟气中的碱性物质、CaO和SO2会使催化剂中毒； 如果将SCR安装在除尘器的下游，必须安装烟气再热器，加热烟气到催化剂的最佳工作温度。,选择性催化还原技术（SCR）,SCR催化剂抗中毒规律研究,烟气中的多种组分（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条件的催化剂配方。,水泥窑炉烟气有害成分分析,碱性物质 CaO SO2,碱土金属中毒机理研究,中毒催化剂模型,新鲜催化剂,碱性金属中毒,中毒表征,新鲜催化剂模型,催化剂抗中毒研究路线,中毒元素中和催化剂表面的酸性位,中毒模拟,分子结构调控,中毒 试验研究,助剂降低中毒元素与活性位接触的机会。,抗中毒,抗中毒 试验
10、研究,抗CaO中毒催化添加剂改性研究,催化剂添加剂抗CaO中毒,添加抗中毒组分后催化剂抗CaO中毒能力极大提升（350oC下 50%提升到80%）。,捏合,过滤,成型,模具,模块,模块组装,干燥煅烧切割,催化剂成型制备工艺,催化剂成型制备工艺优化,干燥工艺,煅烧工艺,添加剂的影响,蜂窝催化剂微观形貌,催化剂基本参数,SCR脱硝催化剂样品,催化剂的EDS谱图,催化剂微观形貌,催化剂FSEM照片,催化剂的XRD谱图,催化剂的孔径分布,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TiO2载体上,SCR bypass experiment system,SCR Catalyst,成型催化剂应用,SCR在水泥窑炉上应用的问题: 烟尘中颗粒物会堵塞催化剂，必须安装吹灰器； 烟气中的碱性物质、CaO和SO2会使催化剂中毒； 如果将SCR安装在除尘器的下游，必须安装烟气再热器，加热烟气到催化剂的最佳工作温度。,选择性催化还原技术（SCR）,谢谢！,