水泥厂一种减少一氧化氮排放的经济方法

　　一种减少一氧化氮排放的经济方法

　　水泥是一种可固化，硬化和粘合不同材料的粘合剂。这些材料的用途和复杂性不同。如何将它们用作混凝土和砂浆可能是现代建筑中最常见的化学制剂和创造物。如今，在中国，水泥厂每年就生产超过1亿吨水泥，使中国成为水泥生产国。

　　将水泥带入世界绝非易事。通过采矿过程从地球上提取二氧化硅，石灰石岩石和碳酸钙后，石灰石进入水泥厂，并在各个阶段被粉碎。接下来，根据所生成的水泥的类型，根据碳酸钙的值进行分离。从这里开始，可以添加其他人造元素，并均匀地分解成粉末，即生粉。

　　水泥窑，特别是通过预热和回转窑工艺，可保持极高的燃烧水平。这种快速燃烧会产生一氧化二氮(NO)和一氧化二氮(NO2)的副产物，它们通常一起称为一氧化氮。

　　2N2 + O2 = 2NO + 2N

　　排放如何形成

　　一氧化氮排放是现代空气污染讨论中的一个主要话题，因为每当发生高温燃烧时都会产生一氧化氮排放，但是在工业界，由于存在氮和过量氧气的快速燃料-空气混合物的存在，大大促进了一氧化氮排放。

　　一氧化氮是对流层臭氧(O3)的三分之二的关键成分，其距海平面12-20公里。将一氧化氮引入空气中后，它可以与一氧化碳(CO)和其他挥发性有机化合物发生相互作用，这三者可以在其中结合并蒸发并进入，悬浮并污染空气。

　　水泥制造所需的高温和氧化气氛有利于一氧化氮的形成。在水泥窑中，一氧化氮排放是通过燃烧空气中存在的分子氮(热一氧化氮)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烧而形成的。例如，一氧化氮可以由森林大火或火山自然产生，但是最肯定的是，在权宜之计等于公司成功的工作现场燃烧化学试剂会产生一氧化氮。

　　使水泥生产过程中的一氧化氮副产物降至最低至关重要，可以通过以下5种类型的水泥窑的选择性非催化还原(SNCR)加以缓解：湿式(长)，干式(长)，预热器，预热器-分解炉和分解炉窑。

　　SNCR的有效性

　　SNCR是将水溶液中的氨或尿素(18-20%)注入1550℉-2000℉之间的高温区域以通过引起不同的化学反应氧化氮氧化物的过程，氮和水作为副产物然后作为废气(通过烟道)排回到环境中。烟道气中的一氧化氮通常为90-95%。SNCR技术拦截了大多数将要发生的化学反应，并将其大量分解为更安全的气体。

　　由于SNCR是注入氨水的，因此无需对您现有的窑进行修改。简而言之，您可以在氨混合物达到目标温度时向其添加氨溶液，其余步骤由化学反应完成。您的工厂需要有空间来装卸和存储传输氨水所需的其他材料。SNCR所需的机械非常简单：泵，泵橇，氨流量控制单元，输送管道和长枪，氨进料的测量，温度监控器以及烟气出口中的一氧化氮测量。

　　SNCR效率已被证明最多可减少70%的一氧化氮排放(一氧化氮排放不受联邦监管，但各州的法规规定水泥厂的一氧化氮排放减少50-90%不等)。烟囱测试是评估SNCR效率的一种方法，它可以测试释放到环境中的一氧化氮含量。为了确保适当的SNCR效率，需要定期监测水泥厂的燃烧效率，以将最佳温度维持在1550℉-2000℉之间，否则氨/尿素将不会与燃烧的水泥混合物发生适当的相互作用。

　　对于湿窑，在环境温度下以泥浆或与水的混合物形式供应生料。由于开始时会包含水和低温，因此湿窑非常长且狭窄，有些窑窑长达200M，以便有足够的时间进行适当的加热。加热过程从引入煤和各种废品(通常是旧轮胎)开始，添加这些废品以减少煤炭消耗量。

　　对于湿窑，SNCR注入过程是窑内部的，这意味着在适当的温度关口(下线)将氨和/或尿素物理添加到混合物中，就像轮胎一样，废品在大约一半的时间内掉落窑炉的燃烧潜力最有效。

　　由于漫长的加热过程，湿式和特别是(长)干窑难以维持SNCR技术有效的1550℉-2000℉温度范围。但是，它们的过程提供了一种简单的方式来了解该过程以及在必要的阶段如何引入SNCR。

　　基本的干窑与窑和悬浮预热器一起运行。在预热器中，来自窑的热气和来自窑尾熟料冷却过程的热量被用来加热生料。它以高温进入窑，因此比湿窑更有效，更紧凑。

　　原料被磨成粉，并通过预热塔和一系列旋风分离器进料。来自窑炉的热气和来自熟料冷却器的热空气吹过旋风分离器，从而将热气有效地转移到生料上。

　　分解炉窑的运行过程与干窑相似，但有一个额外的燃烧器，即分解炉。额外的热量会在餐炉进入窑炉之前将餐中的85-95%的碳脱碳。粗粉以900℃(相比之下，湿法为20℃)进入窑炉，这使得窑炉更小，更短，并且更早地采用了SNCR技术。对于干法/预热器和分解炉窑，SNCR在温度更理想的预热塔的较低阶段实施。

　　除了用于减少一氧化氮的SNCR技术外，还可以使用其他系统：过程控制系统(减少<25%)，改变进料组成(23-40%)，低一氧化氮燃烧器(4-47%)，中窑烧制(湿窑为28-59%，干窑为11-55%)和选择性催化还原(SCR)(70-90%)。

　　与其他方法相比，资本更少

　　关于水泥厂专用除尘器与替代品的成本，重要的是要认识到水泥厂专用除尘器是一项由运营费用驱动的技术，并且会随一氧化氮减少要求而直接变化。运营平均占流程成本的75%。由于它是基于运营的，因此如果不运行，则几乎不会产生任何成本，因此对于生产季节不同的公司而言，这非常有吸引力。

　　成本问题与工厂经营的窑炉的种类和数量以及必须遵守的州法规有关。水泥厂专用除尘器不需要对已有的机器进行特定的窑炉或大修，因此真正要考虑的问题是您的工作温度以及是否已经可以存储或必须建造水泥厂专用除尘器存储空间。据清洁空气公司协会称，水泥厂专用除尘器的一氧化氮还原控制范围最广，从30%到80%不等，对于1550-2000范围内的任何水泥工厂运行窑炉都是一个不错的选择。每吨氮氧化物的去除成本在每吨氮氧化物400-3000元之间。由于不同工厂之间存在不同的条件，因此存在范围很广。另外，水泥厂专用除尘器比整体上最有效的选件SCR便宜得多。

　　使用水泥厂专用除尘器，所用的氨/尿素水平是初始设备安装和运行成本(例如电费)后的剩余成本。所生产的水泥类型将决定氨/尿素的含量，因为不同的化学物质以不同的方式对不同的元素进行反应。由于各种原因在生料中添加了如此多的添加剂，从长远来看，测试必须确定水泥厂专用除尘器是否是您工厂的最佳选择。水泥厂专用除尘器不是一个“氨/尿素等于更好的结果”的方程式。好消息是，您可以在温度符合标准的任何工厂轻松测试水泥厂专用除尘器。随着国家法规的不断变化，水泥厂专用除尘器是一个极好的选择，因为该过程提供了最广泛的排放效率。

　　尽管在水泥制造行业中有减少一氧化氮排放的替代方法，但很少有像水泥厂专用除尘器技术一样提供最大程度地减少一氧化氮的天然副产品，如必要的氮和氧(排他性)。