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回转窑中氮氧化物生成类型和生成量的因素：温度，火焰形状，废气停留时间等

发布单位：河北思凯淋环保科技有限公司发布时间：2021-3-22

回转窑中氮氧化物生成类型和生成量的因素：温度，火焰形状，废气停留时间等

    回转窑是新型干法水泥物料烧成的关键技术装备，也是NOx的主要来源。煅烧水泥熟料时生成一氧化氮NO的途径主要有四种，即第一种热力NOx，它是燃料在水泥窑头1400℃以上燃烧时会产生大量NOx；第二种瞬发NOx，它是有碳氢根存在时，于火焰前端瞬发形成的NOx，一般这种瞬发NO生成量的比例很小；第三种燃料NO，它是由燃料中所含的化学接合氮所产生的。例如煤中约含有0.5％～2％的氮(按质量计)。因为燃料中氮原子的接合能较小，所以在水泥窑系统相对较低温的分解炉内产生的燃料NOx较多；第四种生料NOx，它是由窑喂料中含氮的化合物分解后而形成的NOx，例如NH4等。在窑废气中NO2一般仅占NO+NO2总量的5％以下，NO则占总量的95％以上

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    1、氮氧化物生成的类型

    热力型NOX：主要是温度高于1500度时，空气中的O2和N2反应而生成；

    燃料型NOX：是燃料和原料中的氮氧化物而生成的，煤中的氮主要是以有机形态存在，氮含量约占0.5%~2.5%，原料中的氮含量主要以NH4+形式存在于有机组件中，由天然材料配成的生料中NH4+含量约为8.~200g/t。

    瞬时型NOX：是碳氢类燃料在过剩的空气系数α1的富氧燃烧条件下，碳氢化合物和N2在火焰面内快速反应而生成。

    2、氮氧化物生成量

    水泥熟料烧成过程中，回转窑窑头使用大约整个系统用煤量的40%，产生的NO2约750~1200PPM，经过分解炉的相关作用，出预分解系统的NOX约600~700PPM，烧成系统平均排放浓度为650PPM。

    相当一部分新型干法水泥生产线NOX排放浓度超过这个排放浓度。

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    3、回转窑NOX生成类型和生成量的因素

    （1）烧成温度的影响

    回转窑主燃烧器的温度高达1700~2000℃，这种量级的火焰温度会促使热力型NOX大量生成，研究表明，当温度高于150℃时，温度每上升100℃，热力型NOX的反应速率就会增长6~7倍。

    （2）火焰形状的影响

    根据定性判断，火焰形状拉长，可以降低高温点温度，减少热力型NOX的生成量，但过长的火焰会降低高温区燃烧温度，从而影响水泥熟料质量（游离钙高，合格率降低）。

    （3）废气在窑内的停留时间

    在热能流量相同的条件下，窑截面空气流量越大，燃烧气体在高温区停留时间越短，形成的NOX量越少，因此，缩短烟气在燃烧器出口端附近高温区停留时间，可减少氧分子和氮分子反应几率，减少燃烧型NOX的生成量。

    （4）过剩空气系数

    过剩的空气会增加高温区的含氧量，从而增加NOX的生成量。

    预热分解系统NOX生成类型和生成量的主要因素

    分解炉和窑尾管道上升区域，燃料燃烧温度约为950~1200℃，在此范围内，基本不产生热力型NOX。但是由于分解炉内温度主要在800℃左右，而在这个温度下，主要生成燃料型NOX（包含生料）。只有当分解炉的喷煤管设计不当，出现集中火焰时，会出现局部高温区域，这时会出现热力型NOX的产生，当煤粉浓度过大（局部过剩空气系数小）时，就会产生瞬时型NOX的情况。

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