摘要：通過對(duì)縮口尺寸、撒料板角度、分解爐燃燒器角度、新增三次風(fēng)管尺寸等關(guān)鍵部位數(shù)據(jù)進(jìn)行技改后，經(jīng)過分級(jí)燃燒脫氮和精細(xì)化操作的摸索，現(xiàn)生產(chǎn)線產(chǎn)量穩(wěn)定，質(zhì)量受控，脫氮效率達(dá)到30%以上，達(dá)到了明顯的環(huán)保減排目的。
0 前 言
為響應(yīng)《國家環(huán)境保護(hù)“十二五”規(guī)劃》中把氮氧化物降低10%的“十二五”目標(biāo)值，2012年12月26日，海螺(295.04元/噸，-0.14%)集團(tuán)白馬山水泥廠5000t/d生產(chǎn)線脫氮技改項(xiàng)目正式啟動(dòng)，于2013年1月11日改造結(jié)束。
技改前，我公司參與了優(yōu)化設(shè)計(jì);技改過程中，則進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)控，嚴(yán)格按圖紙施工，以確保技改后縮口尺寸、撒料板角度、分解爐燃燒器角度、新增三次風(fēng)管尺寸等關(guān)鍵部位數(shù)據(jù)與圖紙相符合。技改后，經(jīng)過分級(jí)燃燒脫氮和精細(xì)化操作的摸索，現(xiàn)生產(chǎn)線產(chǎn)量穩(wěn)定，質(zhì)量受控，脫氮效率達(dá)到30%以上，達(dá)到了明顯的環(huán)保減排目的。
1 技改方案
白馬山5000t/d新型干法線的窯尾系統(tǒng)采用了GDC預(yù)熱分解系統(tǒng)。如何保持和發(fā)揮CDC預(yù)熱分解的優(yōu)勢，同時(shí)又充分滿足低氮分級(jí)燃燒的需求，成為技改的關(guān)鍵。圖1為CDC分解爐脫氮改造示意圖。
水泥熟料生產(chǎn)過程中，燃料燃燒產(chǎn)生的NOx，主要由燃料型NOx、熱力型NOx，兩種類型。其中燃料型NOx是由燃料和原料中的氮氧化物反應(yīng)生成;熱力型NOx主要是由在溫度高于1 500℃時(shí)，空氣中的N2和O2反應(yīng)而生成?；剞D(zhuǎn)窯中燒成帶火焰溫度高達(dá)1 500℃以上，除產(chǎn)生燃料型NOX外，大量助燃空氣中的氮在高溫下被氧化產(chǎn)生大量的熱力型NOx。分解爐內(nèi)燃料燃燒溫度約為950—1200℃，在此溫度范圍內(nèi)，主要生成燃料型NOx。窯系統(tǒng)排出廢氣中的NOx主要是在窯內(nèi)煅燒帶高溫條件下產(chǎn)生的。因此窯內(nèi)所用燃料愈多，窯尾廢氣中的NOx濃度愈高;
而分解爐用煤愈多，窯尾廢氣中的NOX濃度相對(duì)減少。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、H4、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。
根據(jù)“技術(shù)先進(jìn)、工藝成熟、經(jīng)濟(jì)合理”的選擇原則，本技改方案采用了分解爐分級(jí)燃燒技術(shù)加精細(xì)化操作措施。即：對(duì)分解爐進(jìn)行燃料分級(jí)燃燒改造，將燃料分級(jí)加入，在分解爐錐部形成還原區(qū)，還原窯內(nèi)產(chǎn)生的熱力型NOx，并抑制燃料型NOx的產(chǎn)生;同時(shí)配合操作優(yōu)化調(diào)整措施，控制窯內(nèi)燃燒氣氛，減少窯頭煤粉燃燒空氣過剩系數(shù)，降低窯尾煙氣氧含量，從而降低并穩(wěn)定窯尾廢氣中的NOX排放濃度。具體改造方案如下：
(1)原系統(tǒng)三次風(fēng)管引出一旁路，將一部分三次風(fēng)引入分解爐上部，以在分解爐錐部創(chuàng)造一個(gè)缺氧環(huán)境，使煤粉在缺氧條件下燃燒，利于錐部還原氣氛的生成。
(2)將分解爐煤粉分4點(diǎn)、上下2層喂入，在保證煤粉充分燃燒的同時(shí)，適當(dāng)增加分解爐錐部的煤粉喂入比例，保證缺氧燃燒產(chǎn)生還原氣氛，以還原窯尾煙氣中大量的NOx。
(4)操作上，適當(dāng)降低窯內(nèi)通風(fēng)量和喂煤量，增加三次風(fēng)量和分解爐喂煤量，盡量降低窯內(nèi)過剩空氣系數(shù)，減少NOx。生成量;降低高溫風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，盡量減少系統(tǒng)用風(fēng)，在保證減氮效率的同時(shí)可降低熟料燒成熱耗，降低系統(tǒng)阻力。
2 改造后運(yùn)行調(diào)試情況
此系統(tǒng)改造耗時(shí)15d即投入運(yùn)行調(diào)試，調(diào)試集中在原三次風(fēng)擋板與新增三次風(fēng)擋板開度的調(diào)整上。投運(yùn)之初，我們將原三次風(fēng)擋板開度由改前的60%降為30%，對(duì)新增三次風(fēng)擋板開度控制為20%，其它操作參數(shù)基本不變。據(jù)此操作表現(xiàn)為窯內(nèi)煅燒困難，窯電流偏低，窯內(nèi)燒成溫度偏低，熟料持續(xù)不合格，質(zhì)量難以控制。后經(jīng)過研討和多次調(diào)整摸索，將原三次風(fēng)擋板開度控制為20%，新增三次風(fēng)擋板調(diào)整為15%，窯系統(tǒng)煅燒正常，窯工況穩(wěn)定，質(zhì)量合格，預(yù)熱器NOX顯著下降，改造前后的生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)比見表1。
目前煅燒中存在的問題為：①燒成帶窯筒體溫度偏低，9.3m處最低165℃，16.3m處最高307 ℃，平均簡體溫度235℃。這說明主窯皮偏厚，長期煅燒會(huì)影響窯內(nèi)通風(fēng)，且厚窯皮吸收燒成熱會(huì)引起煤耗上升。②與改造前比較，系統(tǒng)用風(fēng)偏大，預(yù)熱器系統(tǒng)O2含量偏大，還有操作調(diào)控的空間，系統(tǒng)NOx。濃度還能得到進(jìn)一步的降低。根據(jù)調(diào)試操作參數(shù)變化趨勢及脫氮原理，筆者認(rèn)為：
(1)原三次風(fēng)擋板開度越小越好，新增三次風(fēng)擋板開度越大越好，這樣有利用提高錐部還原區(qū)CO濃度，大量促成分解爐錐部形成還原氣氛，增強(qiáng)還原效果，進(jìn)一步降低系統(tǒng)NOX濃度。
(2)系統(tǒng)用風(fēng)可以逐步調(diào)整降低，高溫風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速減低到700r/min以下，更有利于契合改造設(shè)計(jì)原理。高溫風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整依據(jù)以預(yù)熱器02、CO含量(體積分?jǐn)?shù))分別控制在0.5%、0.03%為宜。
(3)為了提高分解爐錐部還原區(qū)CO濃度，增強(qiáng)還原效果，還可以嘗試將蝸殼處2路燃燒器用煤量加大，減小分解爐處二路燃燒器用煤量。
(4)根據(jù)系統(tǒng)NOX下降程度，要及時(shí)加大對(duì)窯尾和上升煙道結(jié)皮情況的檢查和清理頻次，保證系統(tǒng)通風(fēng)順暢。
(5)在有條件的情況下，可將目前的燃燒器更換為多通道、低一次風(fēng)的低氮燃燒器，以減少窯內(nèi)NOx的產(chǎn)生，并穩(wěn)定控制窯尾煙氣的氧含量，可以進(jìn)一步降低NOX的生成量約5%~20%的效果。
3 結(jié) 語
十八大提出建設(shè)“美麗中國”的概念，因此對(duì)水泥等行業(yè)的環(huán)保要求是越來越嚴(yán)格?！笆澜缢嗫粗袊袊嗫春Ｂ荨?，作為水泥行業(yè)的排頭兵，海螺水泥一直非常重視脫硝工作。本次CDC預(yù)熱分解系統(tǒng)低氮分級(jí)燃燒技術(shù)的應(yīng)用雖然時(shí)間短，已經(jīng)取得了很好的降氮效果;但仍有待我們更深入的了解掌握其諸多特性，以便在生產(chǎn)操作時(shí)能夠更好地趨利避害，取得更好的效果。
【水泥人網(wǎng)】摘要：通過對(duì)縮口尺寸、撒料板角度、分解爐燃燒器角度、新增三次風(fēng)管尺寸等關(guān)鍵部位數(shù)據(jù)進(jìn)行技改后，經(jīng)過分級(jí)燃燒脫氮和精細(xì)化操作的摸索，現(xiàn)生產(chǎn)線產(chǎn)量穩(wěn)定，質(zhì)量受控，脫氮效率達(dá)到30%以上，達(dá)到了明顯的環(huán)保減排目的。
0 前 言
為響應(yīng)《國家環(huán)境保護(hù)“十二五”規(guī)劃》中把氮氧化物降低10%的“十二五”目標(biāo)值，2012年12月26日，海螺(295.04元/噸，-0.14%)集團(tuán)白馬山水泥廠5000t/d生產(chǎn)線脫氮技改項(xiàng)目正式啟動(dòng)，于2013年1月11日改造結(jié)束。
技改前，我公司參與了優(yōu)化設(shè)計(jì);技改過程中，則進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤監(jiān)控，嚴(yán)格按圖紙施工，以確保技改后縮口尺寸、撒料板角度、分解爐燃燒器角度、新增三次風(fēng)管尺寸等關(guān)鍵部位數(shù)據(jù)與圖紙相符合。技改后，經(jīng)過分級(jí)燃燒脫氮和精細(xì)化操作的摸索，現(xiàn)生產(chǎn)線產(chǎn)量穩(wěn)定，質(zhì)量受控，脫氮效率達(dá)到30%以上，達(dá)到了明顯的環(huán)保減排目的。
1 技改方案
白馬山5000t/d新型干法線的窯尾系統(tǒng)采用了GDC預(yù)熱分解系統(tǒng)。如何保持和發(fā)揮CDC預(yù)熱分解的優(yōu)勢，同時(shí)又充分滿足低氮分級(jí)燃燒的需求，成為技改的關(guān)鍵。圖1為CDC分解爐脫氮改造示意圖。
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水泥熟料生產(chǎn)過程中，燃料燃燒產(chǎn)生的NOx，主要由燃料型NOx、熱力型NOx，兩種類型。其中燃料型NOx是由燃料和原料中的氮氧化物反應(yīng)生成;熱力型NOx主要是由在溫度高于1 500℃時(shí)，空氣中的N2和O2反應(yīng)而生成。回轉(zhuǎn)窯中燒成帶火焰溫度高達(dá)1 500℃以上，除產(chǎn)生燃料型NOX外，大量助燃空氣中的氮在高溫下被氧化產(chǎn)生大量的熱力型NOx。分解爐內(nèi)燃料燃燒溫度約為950—1200℃，在此溫度范圍內(nèi)，主要生成燃料型NOx。窯系統(tǒng)排出廢氣中的NOx主要是在窯內(nèi)煅燒帶高溫條件下產(chǎn)生的。因此窯內(nèi)所用燃料愈多，窯尾廢氣中的NOx濃度愈高;
而分解爐用煤愈多，窯尾廢氣中的NOX濃度相對(duì)減少。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、H4、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。
根據(jù)“技術(shù)先進(jìn)、工藝成熟、經(jīng)濟(jì)合理”的選擇原則，本技改方案采用了分解爐分級(jí)燃燒技術(shù)加精細(xì)化操作措施。即：對(duì)分解爐進(jìn)行燃料分級(jí)燃燒改造，將燃料分級(jí)加入，在分解爐錐部形成還原區(qū)，還原窯內(nèi)產(chǎn)生的熱力型NOx，并抑制燃料型NOx的產(chǎn)生;同時(shí)配合操作優(yōu)化調(diào)整措施，控制窯內(nèi)燃燒氣氛，減少窯頭煤粉燃燒空氣過剩系數(shù)，降低窯尾煙氣氧含量，從而降低并穩(wěn)定窯尾廢氣中的NOX排放濃度。具體改造方案如下：
(1)原系統(tǒng)三次風(fēng)管引出一旁路，將一部分三次風(fēng)引入分解爐上部，以在分解爐錐部創(chuàng)造一個(gè)缺氧環(huán)境，使煤粉在缺氧條件下燃燒，利于錐部還原氣氛的生成。
(2)將分解爐煤粉分4點(diǎn)、上下2層喂入，在保證煤粉充分燃燒的同時(shí)，適當(dāng)增加分解爐錐部的煤粉喂入比例，保證缺氧燃燒產(chǎn)生還原氣氛，以還原窯尾煙氣中大量的NOx。
(4)操作上，適當(dāng)降低窯內(nèi)通風(fēng)量和喂煤量，增加三次風(fēng)量和分解爐喂煤量，盡量降低窯內(nèi)過?？諝庀禂?shù)，減少NOx。生成量;降低高溫風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，盡量減少系統(tǒng)用風(fēng)，在保證減氮效率的同時(shí)可降低熟料燒成熱耗，降低系統(tǒng)阻力。
2 改造后運(yùn)行調(diào)試情況
此系統(tǒng)改造耗時(shí)15d即投入運(yùn)行調(diào)試，調(diào)試集中在原三次風(fēng)擋板與新增三次風(fēng)擋板開度的調(diào)整上。投運(yùn)之初，我們將原三次風(fēng)擋板開度由改前的60%降為30%，對(duì)新增三次風(fēng)擋板開度控制為20%，其它操作參數(shù)基本不變。據(jù)此操作表現(xiàn)為窯內(nèi)煅燒困難，窯電流偏低，窯內(nèi)燒成溫度偏低，熟料持續(xù)不合格，質(zhì)量難以控制。后經(jīng)過研討和多次調(diào)整摸索，將原三次風(fēng)擋板開度控制為20%，新增三次風(fēng)擋板調(diào)整為15%，窯系統(tǒng)煅燒正常，窯工況穩(wěn)定，質(zhì)量合格，預(yù)熱器NOX顯著下降，改造前后的生產(chǎn)運(yùn)行數(shù)據(jù)對(duì)比見表1。
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目前煅燒中存在的問題為：①燒成帶窯筒體溫度偏低，9.3m處最低165℃，16.3m處最高307 ℃，平均簡體溫度235℃。這說明主窯皮偏厚，長期煅燒會(huì)影響窯內(nèi)通風(fēng)，且厚窯皮吸收燒成熱會(huì)引起煤耗上升。②與改造前比較，系統(tǒng)用風(fēng)偏大，預(yù)熱器系統(tǒng)O2含量偏大，還有操作調(diào)控的空間，系統(tǒng)NOx。濃度還能得到進(jìn)一步的降低。根據(jù)調(diào)試操作參數(shù)變化趨勢及脫氮原理，筆者認(rèn)為：
(1)原三次風(fēng)擋板開度越小越好，新增三次風(fēng)擋板開度越大越好，這樣有利用提高錐部還原區(qū)CO濃度，大量促成分解爐錐部形成還原氣氛，增強(qiáng)還原效果，進(jìn)一步降低系統(tǒng)NOX濃度。
(2)系統(tǒng)用風(fēng)可以逐步調(diào)整降低，高溫風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速減低到700r/min以下，更有利于契合改造設(shè)計(jì)原理。高溫風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速調(diào)整依據(jù)以預(yù)熱器02、CO含量(體積分?jǐn)?shù))分別控制在0.5%、0.03%為宜。
(3)為了提高分解爐錐部還原區(qū)CO濃度，增強(qiáng)還原效果，還可以嘗試將蝸殼處2路燃燒器用煤量加大，減小分解爐處二路燃燒器用煤量。
(4)根據(jù)系統(tǒng)NOX下降程度，要及時(shí)加大對(duì)窯尾和上升煙道結(jié)皮情況的檢查和清理頻次，保證系統(tǒng)通風(fēng)順暢。
(5)在有條件的情況下，可將目前的燃燒器更換為多通道、低一次風(fēng)的低氮燃燒器，以減少窯內(nèi)NOx的產(chǎn)生，并穩(wěn)定控制窯尾煙氣的氧含量，可以進(jìn)一步降低NOX的生成量約5%~20%的效果。
3 結(jié) 語
十八大提出建設(shè)“美麗中國”的概念，因此對(duì)水泥等行業(yè)的環(huán)保要求是越來越嚴(yán)格?！笆澜缢嗫粗袊袊嗫春Ｂ荨?，作為水泥行業(yè)的排頭兵，海螺水泥一直非常重視脫硝工作。本次CDC預(yù)熱分解系統(tǒng)低氮分級(jí)燃燒技術(shù)的應(yīng)用雖然時(shí)間短，已經(jīng)取得了很好的降氮效果;但仍有待我們更深入的了解掌握其諸多特性，以便在生產(chǎn)操作時(shí)能夠更好地趨利避害，取得更好的效果。
