鐘克輝

鐘克輝

分解爐煤粉分級(jí)燃燒技術(shù)是一項(xiàng)無需增加運(yùn)行成本的脫硝技術(shù)，通過設(shè)計(jì)上的不斷優(yōu)化、操作上的精心配合，能夠在不影響產(chǎn)量、質(zhì)量的情況下，有效降低系統(tǒng)氮氧化物排放總量。華潤(rùn)水泥的生產(chǎn)實(shí)踐證明，分解爐煤粉分級(jí)燃燒技術(shù)總體脫硝效率可達(dá)40%～50%，分解爐作分級(jí)燃燒改造后窯系統(tǒng)生產(chǎn)運(yùn)行穩(wěn)定，對(duì)熟料產(chǎn)質(zhì)量不會(huì)造成影響。

1 引言

我公司5 000t/d燒成系統(tǒng)采用φ4.8m×72m三檔支撐回轉(zhuǎn)窯、雙系列五級(jí)預(yù)熱器和TTF分解爐。長(zhǎng)期以來，回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)NOX本底濃度偏高，達(dá)到1 200～1 300mg/m3（標(biāo)）[NOX國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)為400mg/m3（標(biāo)）]。為達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)和總量控制的要求，窯系統(tǒng)采用了SNCR的脫硝技術(shù)，向分解爐內(nèi)噴入氨水，但因?yàn)閲姲绷看?，給水泥企業(yè)帶來了一定的成本壓力。為降低SNCR的噴氨量，減少生產(chǎn)運(yùn)行成本，采用分級(jí)燃燒脫硝技術(shù)對(duì)分解爐進(jìn)行局部改進(jìn)，是水泥工業(yè)降低氮氧化物排放的重要技術(shù)路線之一。本文就分解爐分級(jí)燃燒改造及調(diào)試經(jīng)驗(yàn)作一介紹。

2 分解爐煤粉分級(jí)燃燒改造原理

分解爐分級(jí)燃燒技術(shù)是在分解爐錐部空間建立脫硝還原燃燒區(qū)，形成缺氧燃燒環(huán)境以便產(chǎn)生CO、CH4、H2、HCN等還原劑。這些還原劑與窯尾煙氣中的NOX發(fā)生反應(yīng)，將NOX還原成N2等無污染的惰性氣體。此外，分解爐中的煤粉在缺氧條件下燃燒，也抑制了自身燃料型NOX的產(chǎn)生，從而實(shí)現(xiàn)水泥生產(chǎn)過程中NOX的減排。

3 分解爐煤粉分級(jí)燃燒改造的主要內(nèi)容

3.1 分解爐煤粉燃燒系統(tǒng)技改

新增四支貧氧燃燒器安裝在分解爐錐體底部，即三次風(fēng)進(jìn)風(fēng)口往下，位于煙室與分解爐接口的膨脹節(jié)以上適當(dāng)位置，原有四根噴煤管保留兩根，煤粉經(jīng)分煤器、輸煤管道進(jìn)入改造后的四根燃燒器和原有的兩根噴煤管。四支貧氧燃燒器在直筒平面內(nèi)360°均布，將煤粉經(jīng)噴嘴高速噴入還原區(qū)內(nèi)，并充分分散，且使噴入的煤粉在爐內(nèi)形成徑向擴(kuò)散，從而加大反應(yīng)力度和延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間，保證缺氧燃燒產(chǎn)生還原氣氛，還原窯尾煙氣中大量的NOX。分解爐煤粉燃燒系統(tǒng)技改見圖1。噴煤管噴煤槍噴煤管噴煤管

圖1 分解爐分級(jí)燃燒煤粉系統(tǒng)技改示意圖

3.2 C4分料管技改

對(duì)原C4下料管下料位置進(jìn)行改造，具體方案為：增加兩個(gè)分料管，將分出的部分生料喂入分解爐錐體下部新增加的撒料箱。撒料箱位于貧氧燃燒器上方，喂入的生料可以調(diào)節(jié)分解爐溫度，防止高溫結(jié)皮現(xiàn)象的產(chǎn)生。部分物料進(jìn)入改造后的低氧還原區(qū)，利用生料中氧化鈣等堿金屬氧化物對(duì)煤焦及煤粉還原NOX的催化作用，還原窯爐內(nèi)生成的NOX。C4分料管技改見圖2。

圖2 C4分料管技改示意圖

4 技改調(diào)試情況

2016年8月，我公司對(duì)分解爐實(shí)施了煤粉分級(jí)燃燒技術(shù)的改造，在改造后的第一個(gè)月，由于對(duì)新系統(tǒng)理解不夠，仍按原來的操作思路控制，NOX控制在400mg/m3（標(biāo)）以下時(shí)，氨水用量較技改前降低20%左右，未達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，同時(shí)分解爐錐部溫度高，局部結(jié)皮嚴(yán)重，窯產(chǎn)量下降200t/d。為解決以上問題，經(jīng)過不斷摸索，采取了以下措施：

（1）適當(dāng)降低分解爐送煤羅茨風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，減少送煤風(fēng)量，以解決分解爐錐部還原區(qū)氧含量仍偏高，還原區(qū)形成不充分的問題。同時(shí)進(jìn)一步減小送煤管道直徑，提高煤粉噴入速度，提升煤粉在分解爐內(nèi)的分散效果，促進(jìn)分解爐還原區(qū)的充分形成。

（2）逐漸加大C4進(jìn)入分解爐錐部生料量，降低了分解爐錐部溫度，解決了局部結(jié)皮現(xiàn)象。

（3）下部四個(gè)貧氧燃燒器的喂煤比例從40%逐漸調(diào)整至60%，提高分解爐錐部還原效果。

（4）調(diào)整高溫風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速及窯內(nèi)風(fēng)與三次風(fēng)比例，在降低窯尾高溫風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速后，逐步增加三次風(fēng)擋板開度，降低窯內(nèi)空氣過剩系數(shù)，減少窯尾煙室O2含量，同時(shí)調(diào)整高溫風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，控制預(yù)熱器出口O2含量在2%以內(nèi)。三次風(fēng)閥門開度及高溫風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)整以不造成窯內(nèi)缺氧和產(chǎn)生黃心料為原則。

5 技改效果

通過分解爐煤粉分級(jí)燃燒技改及相應(yīng)系統(tǒng)同步優(yōu)化，主要達(dá)到了以下效果：

（1）氨水消耗量明顯下降，下降量達(dá)到40%左右，分級(jí)燃燒系統(tǒng)脫硝效率達(dá)到40%～50%。

（2）操作同步調(diào)整后，回轉(zhuǎn)窯運(yùn)行正常，對(duì)產(chǎn)質(zhì)量未造成影響。

（3）技改后對(duì)煤耗未造成影響。

6 結(jié)語

要進(jìn)一步提高和穩(wěn)定脫硝效率，分解爐分級(jí)燃燒改造后的調(diào)試及操作優(yōu)化非常重要，需要操作人員領(lǐng)會(huì)改造意圖，適應(yīng)改造后的操作要求。

（1）根據(jù)改造后的工藝參數(shù)變化情況，需重新調(diào)整平衡各控制參數(shù)，建議窯尾煙室氧含量控制＜3.0%，分解爐出口氧含量控制在1.5%左右，預(yù)熱器出口氧含量控制在2.0%左右，脫硝效果較好。

（2）煤粉分級(jí)燃燒技術(shù)對(duì)煤粉揮發(fā)分適應(yīng)有一定局限性，揮發(fā)分越高越有利于分解爐錐部還原區(qū)的形成，一般要求煤粉揮發(fā)分達(dá)到20%以上。

總之，煤粉分級(jí)燃燒技術(shù)是一項(xiàng)無需運(yùn)行成本的脫硝技術(shù)，通過設(shè)計(jì)上的周全考慮、操作上的精心配合，能夠在不影響窯系統(tǒng)產(chǎn)量、質(zhì)量的情況下，穩(wěn)定地保持脫硝效率，對(duì)降低氮氧化物排放總量非常有效，是水泥行業(yè)降低氮氧化物的技術(shù)措施之一?！?/p>

TQ172..625.3

A

1001-6171（2017）04-0096-03

華潤(rùn)水泥控股有限公司，廣東深圳518001；

2017-04-17；編輯：趙蓮