分級(jí)燃燒技術(shù)在我廠的應(yīng)用

劉振海

（山東聯(lián)合王晁水泥有限公司，山東 棗莊 277405）

根據(jù)GB4915-2013水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，水泥窯廢氣排放NOx排放標(biāo)準(zhǔn)要低于400 mg/Nm3（有的地方標(biāo)準(zhǔn)要求小于200 mg/Nm3），我公司注重開發(fā)與應(yīng)用節(jié)能環(huán)保新技術(shù)，為促進(jìn)公司節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)，公司于2014年12月新上SNCR非選擇性催化還原法脫硝系統(tǒng)，氮氧化物排放值控制在400 mg/Nm3以下，氨水使用量在500 kg/h，由于大量的冷風(fēng)和氨水噴入分解爐，熱耗增加約2～3 kgce/tcl，系統(tǒng)受到影響，熟料生產(chǎn)成本增加較多，為了降低能耗減少氨水使用量，公司應(yīng)用了分級(jí)燃燒技術(shù)的原理來降低NOx，經(jīng)過設(shè)計(jì)改造調(diào)試，運(yùn)行三個(gè)月取得了實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，減排效果良好，在不噴氨水的情況下，氮氧化物排放降低50%～60%，使用少量氨或有時(shí)不使用氨水NOx排放就可以達(dá)到300 mg/Nm3以下，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。

1 分級(jí)燃燒技術(shù)原理

分級(jí)燃燒的優(yōu)勢(shì)：分級(jí)燃燒脫氮的基本原理是在煙室和分解爐之間建立還原燃燒區(qū)，將原分解爐用煤的一部分均布到該區(qū)域內(nèi)，使其缺氧燃燒以便產(chǎn)生CO、CH4、H2、HCN和固定碳等還原劑。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，煤粉在缺氧條件下燃燒也抑制了自身燃料型NOx產(chǎn)生，從而實(shí)現(xiàn)水泥生產(chǎn)過程中的NOx減排，分解爐分級(jí)燃燒，使一部分燃料在回轉(zhuǎn)窯廢氣中缺氧燃燒，產(chǎn)生還原氣氛，分解爐噴入的燃料大部分在還原氛圍中燃燒，燃料中的N生成NOx的變換率低，減低了NOx生成。

通過對(duì)低氮燃燒技術(shù)與煙氣脫硝技術(shù)的初步研究和比較，我們認(rèn)為，與水泥熟料生產(chǎn)線的工藝特點(diǎn)相結(jié)合，優(yōu)先采用分級(jí)燃燒技術(shù)改造具有以下技術(shù)優(yōu)勢(shì)：

（1）與工藝操作相結(jié)合，降低并還原窯內(nèi)產(chǎn)生的熱力型NOx，抑制燃料型NOx的生成，可從源頭有效降低NOx的產(chǎn)生。

（2）對(duì)生產(chǎn)線正常生產(chǎn)運(yùn)行和水泥熟料產(chǎn)、質(zhì)量無不利影響。

（3）降低氨水使用量減少或者停用，減少生產(chǎn)運(yùn)行成本。

（4）工藝技術(shù)改造后，使運(yùn)行參數(shù)得以優(yōu)化，系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量和穩(wěn)定性得到提升，并有一定的節(jié)能效果，系統(tǒng)無成本運(yùn)行。

2 技改方案設(shè)計(jì)理念

（1）采用分級(jí)燃燒技術(shù)降低NOx生成量，同時(shí)使分解爐的性能和效果均達(dá)到優(yōu)良。

（2）分解爐結(jié)構(gòu)局部進(jìn)行優(yōu)化，使分解爐內(nèi)的氣體流場(chǎng)和溫度場(chǎng)更加均勻、穩(wěn)定、合理提高分解爐性能。

（3）在分解爐的合適部位分別配置“變流場(chǎng)分解爐噴煤管”和“復(fù)合流場(chǎng)分解爐噴煤管”，改善分解爐內(nèi)煤粉混合、燃燒狀態(tài)，保證煤粉的充分燃燒，提高分解爐的能力，降低系統(tǒng)用煤量。

（4）配合分級(jí)燃燒系統(tǒng)技術(shù)原理，采用“精準(zhǔn)平衡操作技術(shù)”，在運(yùn)行中三次風(fēng)管的閥門開度達(dá)到100%，在提高分解爐性能的情況下，保證分級(jí)燃燒的效果。

（5）消除各種低氮技術(shù)的缺陷，發(fā)揮了各技術(shù)的特點(diǎn)。

3 分級(jí)燃燒項(xiàng)目技術(shù)改造方案

（1）預(yù)熱器鎖風(fēng)閥更換為微動(dòng)型鎖風(fēng)閥，該閥鎖風(fēng)效果更好，降低預(yù)熱器旋風(fēng)筒之間的內(nèi)漏風(fēng)，提高分離效率降低熱耗。

（2）預(yù)熱器下料管撒料箱進(jìn)行改造，提高生料的分散度。

（3）窯頭煤粉燃燒器更換為低氮型燃燒器，降低一次風(fēng)的用量。

（4）篦冷機(jī)固定床技術(shù)改造，降低熟料流動(dòng)速度增加二次風(fēng)溫，提高熟料急冷效果，降低出篦冷機(jī)熟料溫度。

（5）入分解爐生料下料點(diǎn)和平臺(tái)進(jìn)行改造，提高生料粉的分散度。

（6）三次風(fēng)入分解爐管道位置和錐體尺寸進(jìn)行改造建立還原區(qū)，將分解爐煤粉由單層的兩個(gè)入爐點(diǎn)改造成為上下兩層，每層兩個(gè)喂煤點(diǎn)。

4 調(diào)試過程

4.1 調(diào)試出現(xiàn)問題及解決辦法

調(diào)試初期，首先將窯頭噴煤管位置定位在窯中心線零點(diǎn)上50 mm處，三次風(fēng)閘閥由原來的30%提升至全開，分解爐上下兩層煤槍用煤比例為60∶40，角度30°，兩根煤槍的用煤比例5∶5，投料量逐漸加至額定產(chǎn)量。

4.2 出現(xiàn)問題

運(yùn)行中現(xiàn)場(chǎng)巡檢發(fā)現(xiàn)分解爐錐部有燒紅現(xiàn)象，隨將煤管的角度、位置、內(nèi)外風(fēng)比例進(jìn)行了調(diào)整和適當(dāng)降低窯內(nèi)通風(fēng)和用煤量，增加三次風(fēng)用量、分解爐用煤量，調(diào)整降低窯內(nèi)空氣過剩系數(shù)，降低高溫風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，減少系統(tǒng)用風(fēng)等措施，經(jīng)過調(diào)整后窯系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)正常。

5 經(jīng)濟(jì)效益

改造后運(yùn)行指標(biāo)：改造后NOx排放濃度由950～1000 mg/Nm3下降到400-500 mg/Nm3減少52.63%，氨水用量改造前噸熟料用4.1 kg，改造后噸熟料用氨水下降到1.1 kg，噸熟料少用氨水3.0 kg（下降73.2%），因氨水的使用量減少，使熟料熱耗也下降節(jié)能減排明顯，技術(shù)創(chuàng)新改造帶來效益。

6 結(jié)束語(yǔ)

我們這次分級(jí)燃燒技術(shù)改造運(yùn)行后，脫硝效率可達(dá)到50%，窯用煤量比改造前下降4.0%，熟料產(chǎn)、質(zhì)量得到很大程度的提高，窯系統(tǒng)技術(shù)操作參數(shù)的設(shè)定比較重要，操作人員要學(xué)習(xí)領(lǐng)會(huì)改造思想理念，適應(yīng)改造后的精細(xì)化操作要求，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)，也是水泥行業(yè)節(jié)能減排降低氮氧化物的一項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新，要進(jìn)一步探討，取得最佳效果。