分級燃燒技術在我廠的應用

劉振海

（山東聯合王晁水泥有限公司，山東 棗莊 277405）

根據GB4915-2013水泥工業大氣污染物排放標準，水泥窯廢氣排放NOx排放標準要低于400 mg/Nm3（有的地方標準要求小于200 mg/Nm3），我公司注重開發與應用節能環保新技術，為促進公司節能減排和環境保護，公司于2014年12月新上SNCR非選擇性催化還原法脫硝系統，氮氧化物排放值控制在400 mg/Nm3以下，氨水使用量在500 kg/h，由于大量的冷風和氨水噴入分解爐，熱耗增加約2～3 kgce/tcl，系統受到影響，熟料生產成本增加較多，為了降低能耗減少氨水使用量，公司應用了分級燃燒技術的原理來降低NOx，經過設計改造調試，運行三個月取得了實際應用經驗，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%，使用少量氨或有時不使用氨水NOx排放就可以達到300 mg/Nm3以下，系統運行穩定。

1 分級燃燒技術原理

分級燃燒的優勢：分級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，將原分解爐用煤的一部分均布到該區域內，使其缺氧燃燒以便產生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發生反應，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產生，從而實現水泥生產過程中的NOx減排，分解爐分級燃燒，使一部分燃料在回轉窯廢氣中缺氧燃燒，產生還原氣氛，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。

通過對低氮燃燒技術與煙氣脫硝技術的初步研究和比較，我們認為，與水泥熟料生產線的工藝特點相結合，優先采用分級燃燒技術改造具有以下技術優勢：

（1）與工藝操作相結合，降低并還原窯內產生的熱力型NOx，抑制燃料型NOx的生成，可從源頭有效降低NOx的產生。

（2）對生產線正常生產運行和水泥熟料產、質量無不利影響。

（3）降低氨水使用量減少或者停用，減少生產運行成本。

（4）工藝技術改造后，使運行參數得以優化，系統運行質量和穩定性得到提升，并有一定的節能效果，系統無成本運行。

2 技改方案設計理念

（1）采用分級燃燒技術降低NOx生成量，同時使分解爐的性能和效果均達到優良。

（2）分解爐結構局部進行優化，使分解爐內的氣體流場和溫度場更加均勻、穩定、合理提高分解爐性能。

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

（4）配合分級燃燒系統技術原理，采用“精準平衡操作技術”，在運行中三次風管的閥門開度達到100%，在提高分解爐性能的情況下，保證分級燃燒的效果。

（5）消除各種低氮技術的缺陷，發揮了各技術的特點。

3 分級燃燒項目技術改造方案

（1）預熱器鎖風閥更換為微動型鎖風閥，該閥鎖風效果更好，降低預熱器旋風筒之間的內漏風，提高分離效率降低熱耗。

（2）預熱器下料管撒料箱進行改造，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，降低一次風的用量。

（4）篦冷機固定床技術改造，降低熟料流動速度增加二次風溫，提高熟料急冷效果，降低出篦冷機熟料溫度。

（5）入分解爐生料下料點和平臺進行改造，提高生料粉的分散度。

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

4 調試過程

4.1 調試出現問題及解決辦法

調試初期，首先將窯頭噴煤管位置定位在窯中心線零點上50 mm處，三次風閘閥由原來的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量。

4.2 出現問題

運行中現場巡檢發現分解爐錐部有燒紅現象，隨將煤管的角度、位置、內外風比例進行了調整和適當降低窯內通風和用煤量，增加三次風用量、分解爐用煤量，調整降低窯內空氣過剩系數，降低高溫風機轉速，減少系統用風等措施，經過調整后窯系統運轉正常。

5 經濟效益

改造后運行指標：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能減排明顯，技術創新改造帶來效益。

6 結束語

我們這次分級燃燒技術改造運行后，脫硝效率可達到50%，窯用煤量比改造前下降4.0%，熟料產、質量得到很大程度的提高，窯系統技術操作參數的設定比較重要，操作人員要學習領會改造思想理念，適應改造后的精細化操作要求，分級燃燒技術是一項無需運行成本的脫硝技術，也是水泥行業節能減排降低氮氧化物的一項技術創新，要進一步探討，取得最佳效果。