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    水泥廠一種減少一氧化氮排放的經濟方法

    發布日期:2021-02-27 10:56瀏覽次數:

      一種減少一氧化氮排放的經濟方法

      水泥是一種可固化,硬化和粘合不同材料的粘合劑。這些材料的用途和復雜性不同。如何將它們用作混凝土和砂漿可能是現代建筑中最常見的化學制劑和創造物。如今,在中國,水泥廠每年就生產超過1億噸水泥,使中國成為水泥生產國。

      將水泥帶入世界絕非易事。通過采礦過程從地球上提取二氧化硅,石灰石巖石和碳酸鈣后,石灰石進入水泥廠,并在各個階段被粉碎。接下來,根據所生成的水泥的類型,根據碳酸鈣的值進行分離。從這里開始,可以添加其他人造元素,并均勻地分解成粉末,即生粉。

      水泥窯,特別是通過預熱和回轉窯工藝,可保持極高的燃燒水平。這種快速燃燒會產生一氧化二氮(NO)和一氧化二氮(NO2)的副產物,它們通常一起稱為一氧化氮。

      2N2 + O2 = 2NO + 2N

      排放如何形成

      一氧化氮排放是現代空氣污染討論中的一個主要話題,因為每當發生高溫燃燒時都會產生一氧化氮排放,但是在工業界,由于存在氮和過量氧氣的快速燃料-空氣混合物的存在,大大促進了一氧化氮排放。

      一氧化氮是對流層臭氧(O3)的三分之二的關鍵成分,其距海平面12-20公里。將一氧化氮引入空氣中后,它可以與一氧化碳(CO)和其他揮發性有機化合物發生相互作用,這三者可以在其中結合并蒸發并進入,懸浮并污染空氣。

      水泥制造所需的高溫和氧化氣氛有利于一氧化氮的形成。在水泥窯中,一氧化氮排放是通過燃燒空氣中存在的分子氮(熱一氧化氮)和燃料中所含氮化合物(燃料一氧化氮)的氧化引起的燃料燃燒而形成的。例如,一氧化氮可以由森林大火或火山自然產生,但是最肯定的是,在權宜之計等于公司成功的工作現場燃燒化學試劑會產生一氧化氮。

      使水泥生產過程中的一氧化氮副產物降至最低至關重要,可以通過以下5種類型的水泥窯的選擇性非催化還原(SNCR)加以緩解:濕式(長),干式(長),預熱器,預熱器-分解爐和分解爐窯。

      SNCR的有效性

      SNCR是將水溶液中的氨或尿素(18-20%)注入1550℉-2000℉之間的高溫區域以通過引起不同的化學反應氧化氮氧化物的過程,氮和水作為副產物然后作為廢氣(通過煙道)排回到環境中。煙道氣中的一氧化氮通常為90-95%。SNCR技術攔截了大多數將要發生的化學反應,并將其大量分解為更安全的氣體。

      由于SNCR是注入氨水的,因此無需對您現有的窯進行修改。簡而言之,您可以在氨混合物達到目標溫度時向其添加氨溶液,其余步驟由化學反應完成。您的工廠需要有空間來裝卸和存儲傳輸氨水所需的其他材料。SNCR所需的機械非常簡單:泵,泵橇,氨流量控制單元,輸送管道和長槍,氨進料的測量,溫度監控器以及煙氣出口中的一氧化氮測量。

      SNCR效率已被證明最多可減少70%的一氧化氮排放(一氧化氮排放不受聯邦監管,但各州的法規規定水泥廠的一氧化氮排放減少50-90%不等)。煙囪測試是評估SNCR效率的一種方法,它可以測試釋放到環境中的一氧化氮含量。為了確保適當的SNCR效率,需要定期監測水泥廠的燃燒效率,以將最佳溫度維持在1550℉-2000℉之間,否則氨/尿素將不會與燃燒的水泥混合物發生適當的相互作用。

      對于濕窯,在環境溫度下以泥漿或與水的混合物形式供應生料。由于開始時會包含水和低溫,因此濕窯非常長且狹窄,有些窯窯長達200M,以便有足夠的時間進行適當的加熱。加熱過程從引入煤和各種廢品(通常是舊輪胎)開始,添加這些廢品以減少煤炭消耗量。

      對于濕窯,SNCR注入過程是窯內部的,這意味著在適當的溫度關口(下線)將氨和/或尿素物理添加到混合物中,就像輪胎一樣,廢品在大約一半的時間內掉落窯爐的燃燒潛力最有效。

      由于漫長的加熱過程,濕式和特別是(長)干窯難以維持SNCR技術有效的1550℉-2000℉溫度范圍。但是,它們的過程提供了一種簡單的方式來了解該過程以及在必要的階段如何引入SNCR。

      基本的干窯與窯和懸浮預熱器一起運行。在預熱器中,來自窯的熱氣和來自窯尾熟料冷卻過程的熱量被用來加熱生料。它以高溫進入窯,因此比濕窯更有效,更緊湊。

      原料被磨成粉,并通過預熱塔和一系列旋風分離器進料。來自窯爐的熱氣和來自熟料冷卻器的熱空氣吹過旋風分離器,從而將熱氣有效地轉移到生料上。

      分解爐窯的運行過程與干窯相似,但有一個額外的燃燒器,即分解爐。額外的熱量會在餐爐進入窯爐之前將餐中的85-95%的碳脫碳。粗粉以900℃(相比之下,濕法為20℃)進入窯爐,這使得窯爐更小,更短,并且更早地采用了SNCR技術。對于干法/預熱器和分解爐窯,SNCR在溫度更理想的預熱塔的較低階段實施。

      除了用于減少一氧化氮的SNCR技術外,還可以使用其他系統:過程控制系統(減少<25%),改變進料組成(23-40%),低一氧化氮燃燒器(4-47%),中窯燒制(濕窯為28-59%,干窯為11-55%)和選擇性催化還原(SCR)(70-90%)。

      與其他方法相比,資本更少

      關于水泥廠專用除塵器與替代品的成本,重要的是要認識到水泥廠專用除塵器是一項由運營費用驅動的技術,并且會隨一氧化氮減少要求而直接變化。運營平均占流程成本的75%。由于它是基于運營的,因此如果不運行,則幾乎不會產生任何成本,因此對于生產季節不同的公司而言,這非常有吸引力。

      成本問題與工廠經營的窯爐的種類和數量以及必須遵守的州法規有關。水泥廠專用除塵器不需要對已有的機器進行特定的窯爐或大修,因此真正要考慮的問題是您的工作溫度以及是否已經可以存儲或必須建造水泥廠專用除塵器存儲空間。據清潔空氣公司協會稱,水泥廠專用除塵器的一氧化氮還原控制范圍最廣,從30%到80%不等,對于1550-2000范圍內的任何水泥工廠運行窯爐都是一個不錯的選擇。每噸氮氧化物的去除成本在每噸氮氧化物400-3000元之間。由于不同工廠之間存在不同的條件,因此存在范圍很廣。另外,水泥廠專用除塵器比整體上最有效的選件SCR便宜得多。

      使用水泥廠專用除塵器,所用的氨/尿素水平是初始設備安裝和運行成本(例如電費)后的剩余成本。所生產的水泥類型將決定氨/尿素的含量,因為不同的化學物質以不同的方式對不同的元素進行反應。由于各種原因在生料中添加了如此多的添加劑,從長遠來看,測試必須確定水泥廠專用除塵器是否是您工廠的最佳選擇。水泥廠專用除塵器不是一個“氨/尿素等于更好的結果”的方程式。好消息是,您可以在溫度符合標準的任何工廠輕松測試水泥廠專用除塵器。隨著國家法規的不斷變化,水泥廠專用除塵器是一個極好的選擇,因為該過程提供了最廣泛的排放效率。

      盡管在水泥制造行業中有減少一氧化氮排放的替代方法,但很少有像水泥廠專用除塵器技術一樣提供最大程度地減少一氧化氮的天然副產品,如必要的氮和氧(排他性)。

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