摘 要

水泥工业氮氧化物的排放严重影响了环境质量，国家对于其排放提出了相应的指标。为使我国水泥工业氮氧化物的排放量得到控制，保证水泥企业的发展，需要对水泥窑系统中氮氧化物的成因、变化规律和调控现状进行研究。

本文研究了水泥窑中氮氧化物的生成机理和变化规律，采集了部分水泥企业的氮氧化物排放数据，并对市场上广泛应用的脱硝技术的脱硝效果以及存在的问题作出了探讨，在对比我国与发达国家的水泥工业氮氧化物调控状况的基础上，为未来我国水泥工业氮氧化物调控提供建议。

水泥窑中燃料型氮氧化物由燃料中的含氮有机物氧化而成，热力型氮氧化物主要是回转窑高温区氮气与氧气互相反应产生。水泥回转窑轴方向上，总氮氧化物含量先缓慢上升，然后急剧增大，最后趋于平缓。在分解炉内部，燃料型氮氧化物主要产生于三次风进风口上部，在分解炉高度方向上氮氧化物含量先缓慢上升，随后急剧增大，最后速率逐渐减小。国内水泥企业的氮氧化物调控情况已经改善，但与先进技术相比还有一些差距，脱硝工艺仍需改进。

关键词：水泥窑；氮氧化物；脱硝工艺；减排

Abstract

The nitrogen oxide (hereinafter to be shortened as NO_x emissions of the cement industry has posed grave impacts on the environment, so the government has made certain effluent standards accordingly. However, it is necessary to conduct a research on the causes and transformation rules of the NO_x and the current situation of the emission control in the cement kiln so as to take the emission of NO_x under control and ensure the development of the cement industry.

This thesis gives an in-depth study of the formation mechanism and transformation rules of the NO_x in the cement kiln, in which the emission data of several cement corporations are collected. Besides, the thesis discusses the effectiveness of different denitration technologies and the problems revealed in the denitration process. The thesis also compares the current situations of emission control of China and developed countries and provides some suggestions on the regulation technologies of NO_x in the future development of the cement industry.

The fuel-NO_x in the cement kiln was generated from the oxidation of nitrogenous organic compounds in the fuel and thermal NO_x was formed with the reaction of nitrogen and oxygen in high temperature zone of the rotary kiln. The total amount of NO_x will increase slowly at first, then rise dramatically and finally level off to the direction of the principal axis of the rotary kiln. In the precalciner, fuel-NO_x is mainly formed in the upper portion of the tertiary air inlet. The amount of NO_x will rise slowly at the beginning, then increase sharply and finally the generating rate of the NO_x will gradually decrease to the height direction of the precalciner. The emission control situation of cement corporations in China has made some improvements,but it also lags behind advanced technique, the denitration technologies need enhancement.

Key words: cement kiln; nitrogen oxides; denitrification process; emission reduction

目 录

第一章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2研究意义 2

1.3 研究内容及方案 2

1.4水泥窑中氮氧化物研究简述 3

1.5本章小结 3

第二章 氮氧化物的成因及变化规律 4

2.1 水泥窑中氮氧化物的成因 4

2.1.1燃料型氮氧化物 4

2.1.2热力型氮氧化物 4

2.1.3快速型氮氧化物 5

2.2氮氧化物在窑系统中的变化规律 5

2.3本章小结 7

第三章 水泥生产中氮氧化物的调控现状 8

3.1 排放标准 8

3.2 不同的窑系统和不同燃料条件的氮氧化物排放情况 8

3.2.1不同窑型的氮氧化物排放情况 8

3.2.2不同生产能力的氮氧化物排放比较 10

3.2.3不同燃烧过剩空气系数的比较 10

3.2.4使用SNCR技术不同测点的氮氧化物浓度 11

3.2.5高固气比预热系统的优势 12

3.3国外水泥企业氮氧化物调控状况 13

3.4本章小结 14

第四章 水泥生产脱硝技术 15

4.1替代燃料 15

4.2燃烧中的控制技术 15

4.2.1低氮燃烧器 15

4.2.2分级燃烧技术 16

4.3燃烧后的控制技术 17

4.3.1选择性非催化还原（SNCR） 17

4.3.2选择性催化还原（SCR） 19

4.4本章小结 21

第五章 结论与展望 22

5.1结论 22

5.2展望与建议 22

参考文献 24

致谢 26

第一章 绪论

1.1 研究背景

我国是世界人口大国，人口数量大，刺激了住房和公共基础建设的发展，进而带动了水泥行业的发展。任何的事物都有其局限性，水泥产量的大增带来的是空气环境的严重破环，氮氧化物是水泥窑炉排放的主要污染物之一，水泥生产过程排放的氮氧化物量仅低于汽车尾气和火电厂。氮氧化是酸雨的重要组成物质，也是光化学烟雾的主要成分，对温室效应的贡献是二氧化碳的200多倍，对我们生存环境产生了巨大的危害^[1]。

我国也是水泥生产大国，水泥产量逐年升高，2000~2014年水泥产量分别为5.93、6.61、7.25、8.62、9.73、10.69、12.36、13.61、14.20、16.49、18.79、20.94、22.13、24.1、24.8亿吨^[2]。如图1.1。