[发明专利]水泥厂选择性非催化还原NOx环境负荷评价与控制方法

说明书

技术领域

本发明属于水泥生产环境安全技术领域，具体涉及水泥厂选择性非催化还原NOx环境负荷评价与控制方法。

背景技术

本发明公开了水泥厂选择性非催化还原NOx环境负荷评价与控制方法，属于水泥生产环境安全技术领域。

NOx（氮氧化物）是NO（一氧化氮）和NO₂(二氧化氮)的总合，是常见的大气污染物，对环境的损害作用极大，NOx与CO、VOC等物质经过光化学反应生成O₃等二次污染物，诱发城市光化学烟雾，进而对环境造成更大的污染，刺激人体肺部，引起较难抵抗感冒之类的呼吸系统疾病的因素。根据2007年进行第一次全国污染源普查的资料，水泥生产过程中产生的NOx，其中NO占90%～95%，新型干法水泥窑NOx平均排放系数为1100mg/Nm³。2010年我国水泥产量已经超过18亿吨，水泥熟料产量12亿吨左右，根据调研数据NOx平均排放系1100mg/Nm³、每吨熟料约产生1.8kg NOx。其中，2010年水泥行业排放NOx约220万吨，占2010年全国NOx排放量的十分之一，2011年排放增加到384.3万吨NOx。目前我国水泥产量位居世界第一，水泥行业是我国电力、汽车尾气之后的第三大NOx排放源，因此对水泥窑炉的NOx进行减量处理，具有重要的意义。

对于水泥工业而言，我国现行的《水泥工业大气污染物排放标准》规定NOx排放限值仍为800mg/Nm³。但是，较多省市已经规定了更加严格的NOx排放限值，有的低至200mg/Nm³。随着时代的发展，水泥行业的NOx排放标准会日益严格，并将随着国家对NOx排放控制力度的不断加大和脱硝技术的发展而愈加严格。

如今，在经济、社会持续发展的大背景下，我国的大型水泥企业已经由监管部门强制实施环境保护措施而发展为将水泥工业发展定位在与自然环境协调共融的绿色产业。环境友好是水泥发展进入生态型阶段的重要特征，而对于应用一种新的降低污染排放的技术，评价其是否以“在保证水泥稳定生产的基础上减排氮氧化物，不能带来过多其他额外的资源、能源消耗和污染物排放”为原则，如何根据环境负荷的评价结果和水泥生产各个流程的实际情况来控制改进这种脱硝技术，方法涉及到水泥产品、流程、工序、设备等多层次，包括资源消耗、能源消耗、环境污染、生产管理与质量控制等多个因素，因此需要建立涵盖上述多层次、多因素指标体系的水泥生产环境负荷定量分析和评价的新方法，指导水泥工业向生态型发展。

选择性非催化还原（SNCR）技术是对烟气中的NOx进行末端处理的技术，即通过向窑炉中喷入还原剂（氨、尿素等），在有氧气的条件下，氨选择性地与烟气中的NOx发生化学反应，生成无害的氮气和水，使NOx得到还原。NOx的削减量在10%～75%之间。假定原NOx排放量为1.6kg/t熟料，假如NOx的削减量在40%，则NOx减排放量为0.64kg/t熟料。

消除原理的化学反应如下：

NO的脱除（NO占产生的NOx90%-95%）：

4NO+4NH₃+O₂→4N₂+6H₂O    （式Ⅰ）

6NO+4NH₃→5N₂+6H₂O       （式Ⅱ）

NO₂的脱除（NO₂占产生的NOx5%-10%）：

2NO₂+4NH₃+O₂→3N₂+6H₂O    （式Ⅲ）

6NO₂+8NH₃→7N₂+12H₂O      （式Ⅳ）

已经有文献及专利涉及水泥生产过程中的低NOx控制技术。但是，这些文献和专利仅着眼于在水泥生产过程中如何通过控制燃烧的方法和技术来减排NOx，没有从水泥生产周期的角度来对水泥生产过程产生的NOx控制技术进行整体研究，没有考虑到由于实施NOx控制技术而给水泥生产带来的其他额外影响，例如其他气体污染物NH₃、CO、SO₂等的排放和煤耗的增高。