水泥行业是CO2和NOx主要排放源之一,水泥行业已经成为仅次于电力行业的第二大CO2和NOx排放源,在水泥行业实现CO2和NOx减排具有重要意义。基于某公司烧煤分解窑(回转窑和分解炉),本文采用数值模拟方法,对采用O2/CO2烟气循环煅烧水泥技术实现CO2和NOx减排进行深入研究,为分解窑采用O2/CO2燃烧技术煅烧水泥的可行性及推广应用提供技术支持。主要研究内容和结论如下:(1)建立分解窑物理模型和仿真数学模型,完善了实现分解窑系统O2/CO2燃烧的工艺流程方案。(2)将分解窑在O2(0.21)/CO2(0.79)助燃下与空气助燃(基础工况)下仿真结果进行对比分析,得到结论:前一工况相比于后一工况下回转窑和分解炉煤粉燃尽率分别降低了 3.16%、3.61%,分解炉生料分解率降低了 4.22%;分解炉出口 CO2浓度从32.13%升高至95.25%,实现CO2富集达到C回收要求;分解窑整体脱硝主要是回转窑部分生成NO量减少,整体脱硝率为56.1%。(3)为解决分解炉在O2/CO2助燃下,煤粉燃尽率、生料分解率较低的问题,分别评估了 4个单因素:煤粉颗粒粒径、O2浓度、三次风温、过量助燃气系数对炉内燃烧、分解等影响。得出结论:煤粉颗粒粒径从60μm减少到20μm过程中,煤粉燃烧及生料分解显著改善,NOx浓度小幅上升;O2浓度从21%增加到37%过程中,煤粉燃烧及生料分解显著改善,NOx浓度有一定上升;三次风温从1300 K增加至1420 K过程中,煤粉燃烧情况有一定改善,生料分解有较好的改善,出口处NO浓度小幅减少;过量助燃气系数从1.15增加到1.31过程中,煤粉燃烧情况有一定改善,生料分解率先小幅增加后减小,出口处NO流量先增加而减小。(4)基于工程应用和经济性角度进行多因素综合评估,得到煤粉颗粒粒径为60 μm、过量助燃系数为1.15、O2浓度为31%、三次风温为1350 K时为最佳运行方案,此方案下,煤粉燃尽率为97.26%,生料分解率为95.12%,分解窑整体脱硝率为52.93%,出口 NO浓度为293.8 mg/Nm-3。