NOx是典型的年夜气污染物，对情况具有严重的风险性。中国建材总院等承当的这项国度科技支持课题，基在国度节能减排和削减NOx排放的重年夜需求，连系水泥工业的出产手艺程度和工艺手艺特征，展开了富氧燃烧和分级燃烧和检测节制手艺的研究，这对节制和削减NOx污染物排放具有侧重要意义。
中国建筑材料科学研究总院与武汉理工年夜学、北京水泥厂有限责任公司配合承当的“十二五”国度科技支持课题——“水泥窑炉富氧和分级燃烧减排NOx手艺与示范利用”，用时3年，在连结和提高熟料煅烧效力、熟料质量的条件下，研究攻破了部门NOx在江南体育窑体内的本身消化，为削减水泥窑炉NOx排放供给多种手艺路子，并进行多条出产线手艺利用示范，到达显著的节能增产结果，被业内誉为节能降耗的“新式兵器”。
NOx减排燃眉之急
NOx是典型的年夜气污染物，对情况具有严重的风险性。中国建材总院等承当的这项国度科技支持课题，基在国度节能减排和削减NOx排放的重年夜需求，连系水泥工业的出产手艺程度和工艺手艺特征，展开了富氧燃烧和分级燃烧和检测节制手艺的研究，这对节制和削减NOx污染物排放具有侧重要意义。
“十二五”时代，国度已将NOx列入了污染物减排指标查核系统。水泥窑炉是NOx的高排放源，每吨水泥熟料的出产会发生约2.4公斤NOx，一条年产60万吨水泥熟料出产线每一年则会发生约1440吨NOx。据统计，水泥行业NOx排放量占工业总排放量的8%~10%，是继火电厂、灵活车后的第三年夜排放源。在此布景下，GB4915-2013《水泥工业年夜气污染物排放尺度》中划定，水泥企业NOx排放限值为400mg/m3，此中重点地域排放限值为320mg/m3，以此严酷限制水泥行业NOx排放量。
水泥行业NOx减排手艺包罗非催化还原手艺（SNCR）、催化还原手艺（SCR）、分级燃烧和低氮燃烧器手艺等。此中SNCR畅销效力达50%以上，但需要耗损年夜量的尿素、氨水等还原剂；SCR畅销效力可达80%以上，而今朝国内仍处在研发与示范阶段，后两种手艺可在不用耗其他物资的根本上，实现必然量NOx的削减，但脱硝效力常常不敷抱负。
基在此，根据水泥窑炉的工艺手艺特点，在包管乃至提高水泥熟料产量、质量和窑炉能效程度的同时，经由过程富氧燃烧手艺和分级燃烧手艺，节制NOx的构成或增进NOx的分化，年夜幅度削减反转展转窑内NOx的排放，对我国水泥工业NOx减排具有鞭策意义。
课题研发硕果累累
课题研究人员经由过程理论阐发、计较机摹拟、尝试研究和出产线示范等手段，把握了水泥窑炉富氧燃烧和分级燃烧增产降耗道理、实行方式和下降NOx的纪律，自立设计加工了富氧低NOx燃烧器，构成了具有自立常识产权的“分化炉分级燃烧参数优化专家系统”软件包，并开辟了窑炉燃烧工况氛围检测装配。
功效一：富氧低NOx燃烧手艺摹拟和设计水泥窑炉富氧燃烧手艺经由过程引入计较流体力学（CFD）来对传统尝试丈量中具有较浩劫度的水泥窑炉内部速度矢量、压力等丈量，和尝试前提要求较高的水泥窑炉热态丈量。经由过程数值摹拟，和对旋流器分歧设置装备摆设、各风道分歧压力和分歧速度的环境下，反转展转窑内的速度和压力散布，寻觅具有较高一次风速，较适合回流区和速度梯度散布的燃烧器设置装备摆设和鸿沟前提；对分歧富氧浓度下，水泥反转展转窑内的温度散布、燃烧状态、气体组分浓度、NOx浓度散布等环境进行摹拟，找出火焰温度高、高温规模小、回流区较年夜、NOx生成浓度低的鸿沟前提，对后续的工场示范利用供给指点。
功效二：富氧低NOx燃烧器手艺集成和研发。
在理论计较、尝试研究和摹拟阐发的根本上，对章丘华明水泥有限公司和北京水泥厂有限责任公司两条示范线进行富氧低NOx燃烧器手艺与制氧手艺配套和集成进行了研究。
章丘华明水泥有限公司1000t/d反转展转窑采取膜法制氧较为经济合算，在其出产线上完成2000Nm3/h富氧制氧系统的设计、分手膜的选型和装备的加工，运行环境杰出，富氧浓度可达30%，系统电耗为0.075kWh/m3。
北京水泥厂有限责任公司2000t/d出产线富氧插手体例为液氧经由过程气化器气化以后通入一次风中，氧气浓度在30%～40%规模内可节制。
另外，课题组自行设计出富氧低NOx燃烧器并对其进行了加工，燃烧器头部与通俗燃烧器比拟，该燃烧用具有一次风量少，轴流风风速高，旋流角度15 ～45 矫捷可调等长处。本燃烧器设计已申请国度发现专利1项，适用新型专利2项。
功效三：富氧低NOx燃烧器现实运行和示范利用。
富氧低NOx燃烧器在章丘华明水泥有限公司的示范利用中，经由过程对其原有三通道燃烧器改换为自行设计的富氧低NOx燃烧器，并将富氧空气通入一次风中，使一次风风量削减，同时轴流风速度提高；经由过程对高温风机转速、篦冷机风机风门开度、头排风机转速等窑系统参数的调剂，富氧前提下窑头火焰温度较正常环境提高约120℃；二次风暖和三次风温有较为显著的提高，熟料煅烧质量较着变好；同时，在节能增效并包管熟料质量的根本上，经由过程对窑内氛围的公道节制，使富氧前提下反转展转窑NOx发生量有了较着降落。山东省建材工业节能评价检测中间标定成果显示，熟料产量提高15%（空白36.25t/h，富氧前提下41.68t/h），熟料烧成热耗下降9.5%（空白3746kJ/kgcl，富氧前提下3389 kJ/kgcl），窑尾烟室NOx下降29%（空白1063ppm，富氧前提下755ppm）。
富氧低NOx燃烧手艺在北京水泥厂有限责任公司示范利用中，经由过程将富氧空气通入一次风中，一次风氧气浓度达36.8%；经由过程调剂高温风机转速、三次风闸板开度、篦冷机篦速等窑系统参数，富氧前提下窑头火焰温度提高约110℃；同时，年夜年夜改良了之前因协同措置烧毁物酿成的熟料SO3含量高、烧掉量年夜、有时呈现黄心料等现象，据中控操作员现场不雅察描写，“熟料黄心料现象较着变少，直径5cm的料都可烧透，熟料质量较着晋升。”在此根本上，经由过程对窑内整体氛围的公道节制，在增产、节能、质量晋升的根本上，实现了部门NOx在反转展转窑内削减的方针。由国度建筑材料工业建筑材料节能评价检测中间标定，熟料产量提高14%（空白79.2t/h，富氧90.6t/h），熟料烧成热耗下降11.6%（空白4301kJ/kgcl，富氧3804kJ/kgcl），窑尾烟室NOx下降31%（空白1538ppm，富氧1061ppm）。
功效四：分级燃烧手艺软件包开辟和示范利用示范。
针对分歧分化炉炉型成立全尺寸模子，进行分级燃烧革新数值摹拟，获得优化革新方案，构成了具有自立常识产权的“分化炉分级燃烧参数优化专家系统”软件包，今朝已在华新(343.75元/吨，0%)水泥（秭归）有限公司5000t/d出产线上利用，分级燃烧系统不变运行率＞95%，NOx排放浓度低在400mg/m3。
功效五：窑炉燃烧工况氛围快速检测和节制手艺。
开辟了窑炉燃烧工况氛围检测装配，在北京水泥厂有限责任公司2000t/d出产线获得利用，运行不变，实现了燃烧工况氛围的快速、正确阐发，成立了窑炉燃烧工况与微量组分之间阐发模子，并经由过程对窑系统优化操作，使窑系统运行安稳，节俭了熟料烧成能耗。
将来利用前景广漠
基在国度节能减排和削减NOx排放的重年夜需求，课题展开了富氧燃烧手艺节能降耗与下降NOx排放的研究与利用，与二代新型干法水泥手艺设备研发尺度中“高能效低氮预热预分化和进步前辈烧成手艺研发攻关手艺”和“霸占窑体氮氧化物消化和晋升窑尾脱硝的手艺攻关”慎密连系。课题在连结和提高熟料煅烧效力和熟料质量的条件下，研究攻破了部门NOx在窑体内的本身消化。实践证实，富氧燃烧手艺对改良水泥反转展转窑因协同措置烧毁物可能发生的熟料产量没法提高、质量遭到影响、单元熟料热耗增添等现象具有很好的利用结果。
跟着国度对节能环保要求的日益提高，富氧燃烧手艺在水泥窑的利用前景将很是广漠。固然，此项手艺不成避免地会改变其原有工况，因此在操作和装备方面必需做响应调剂，以知足水泥反转展转窑出产要求。因为分歧水泥企业出产状态分歧，在利用富氧燃烧手艺时，需先对本身状态进行周全评估，制订出公道的利用方案。
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