新型干法水泥煤粉分級NOx控制技術(shù)的試驗(yàn)研究及數(shù)值計(jì)算.pdf

1、水泥工業(yè)是我國國民經(jīng)濟(jì)的重要組成部分,從1985年起我國水泥實(shí)際產(chǎn)量已連續(xù)25年位居世界第一,而水泥工業(yè)作為第三大氮氧化物排放大戶,卻嚴(yán)重影響大氣環(huán)境質(zhì)量以及人們的身體健康。將煤粉分級燃燒技術(shù)應(yīng)用到水泥預(yù)分解爐當(dāng)中,不僅可以有效降低分解爐自身煤粉燃燒導(dǎo)致的氮氧化物生成,還可以在窯尾的煙氣上升通道內(nèi),形成強(qiáng)還原區(qū)(脫氮區(qū)),還原網(wǎng)轉(zhuǎn)窯廢氣中的NOx,從而整體上降低水泥熟料燒成系統(tǒng)的NOx排放。本文以回轉(zhuǎn)窯廢氣NOx脫除為研究重點(diǎn),分別運(yùn)用

2、實(shí)驗(yàn)和數(shù)值模擬的方法對還原區(qū)及預(yù)分解爐主體開展了深入系統(tǒng)的研究,提出了一種適合于進(jìn)行舊生產(chǎn)線技術(shù)改造,同時又非常有利于在當(dāng)前我國新型干法水泥技術(shù)水平的基礎(chǔ)上進(jìn)行大范圍推廣應(yīng)用的煤粉分級NOx控制技術(shù)。本文的研究成果主要有以下幾個方面:
　　 通過搭建煤粉分級燃燒降低NOx試驗(yàn)平臺,開展了回轉(zhuǎn)窯尾廢氣NOx脫除的相關(guān)研究,考察了化學(xué)當(dāng)量比、停留時間、煤種、溫度、生料存在等因素對脫除回轉(zhuǎn)窯窯尾煙氣中的影響。研究發(fā)現(xiàn),№還原率強(qiáng)烈地依

3、賴于還原區(qū)的化學(xué)當(dāng)量比,隨著還原區(qū)化學(xué)當(dāng)量比的減小而增大,同時回轉(zhuǎn)窯燃燒區(qū)的化學(xué)當(dāng)量比也會對還原區(qū)NO的還原產(chǎn)生影響,如果需要得到較高的NO還原率(大于80％),還原區(qū)還原煤粉比例應(yīng)該接近50％。此外,通過實(shí)驗(yàn)還發(fā)現(xiàn),在一定條件下,煙煤對窯尾煙氣中NOx的脫除效率要高于無煙煤,且還原區(qū)溫度、氧化鈣的存在也會對NO還原率產(chǎn)生影響。在考察煙氣成分隨還原區(qū)停留時間變化情況時,發(fā)現(xiàn)NO的還原率隨著停留時間的增加而逐漸增大,而還原區(qū)化學(xué)當(dāng)量比對N

4、O還原反應(yīng)時間的也有影響。
　　 通過對分解爐內(nèi)流動、傳熱、燃燒、分解、NO生成和還原模型的分析和研究,建立分解爐煤粉燃燒、碳酸鈣分解以及氮氧化物生成和轉(zhuǎn)化的數(shù)學(xué)模型和相應(yīng)的數(shù)值模擬方法。并對實(shí)際運(yùn)行某5000t／d水泥生產(chǎn)線預(yù)分解爐進(jìn)行數(shù)值分析,其中NO排放最數(shù)值計(jì)算結(jié)果為936.75mg／Nm3,實(shí)際現(xiàn)場測量結(jié)果為955.7mg／Nm3,計(jì)算結(jié)果與現(xiàn)場測量數(shù)值有較高的吻合度,表面所建立的模型對實(shí)際生產(chǎn)有一點(diǎn)的指導(dǎo)作用。在此基

5、礎(chǔ)上進(jìn)一步開展了煤粉分級燃燒低NOx預(yù)分解爐的數(shù)值驗(yàn)算和NOx排放預(yù)測分析,獲得了不同分級燃燒方案下爐內(nèi)狀況參數(shù),為現(xiàn)場實(shí)施煤粉分級燃燒提供指導(dǎo)和借鑒。
　　 通過對某水泥廠5000 t／d噴旋管道式在線型預(yù)分解爐實(shí)施煤粉分級燃燒降低NOx技術(shù)改造,進(jìn)行相關(guān)煤粉分級燃燒試驗(yàn),掌握了實(shí)施分級燃燒前后燒成系統(tǒng)的部分生產(chǎn)參數(shù)的變化情況,獲得一系列的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),驗(yàn)證這套預(yù)分解爐煤粉分級燃燒技術(shù)方案的可行性,為煤粉分級燃燒降低NOx技術(shù)在新

6、型干法水泥生產(chǎn)線上的推廣和應(yīng)用提供依據(jù)。試驗(yàn)結(jié)果表明,實(shí)施煤粉分級燃燒前該生產(chǎn)線C1出口的NOx標(biāo)準(zhǔn)排放量平均值達(dá)到了955.7mg／Nm3,遠(yuǎn)超過國家標(biāo)準(zhǔn)(≤800 mg／Nm3)的要求,而實(shí)施煤粉分級燃燒技術(shù)后,還原煤粉比例為7.5％、12％、25％時,生產(chǎn)線C1出口的NOx排放量平均約為840.21mg／Nm3,754.98mg,／Nm3,682.06 mg／Nm3,還原煤粉比例25％降低NOx排放量達(dá)到最大,減少排放比例約為25