全過程低氮燃燒技術在水泥廠的應用

更新時間：2018-03-27 11:08 來源：水泥作者: 楊紅彩等閱讀：4057

1全過程低氮燃燒技術介紹

分級燃燒技術和再燃脫硝技術在操作過程中除了分風、分煤等的硬件設施外，還需要圍繞燒成主線的全系統精細化操作，粗放的操作模式不能有效降低氮氧化物的排放。由于現有的技術還不能實現低成本、有效地NOx的減排，因此，有必要進行觀念的更新、技術的整合和參數的優化，提高低氮燃燒的效率，實現水泥窯爐的低氮排放。針對當前低氮燃燒技術的應用現狀，我公司開發了全過程低氮燃燒技術，該技術是在分級燃燒技術的基礎上進一步研發的降低系統NOx排放量的技術，將窯爐全系統的預熱器、分解爐、回轉窯、噴煤管、三次風管和煤粉及生料喂料作為一個有機的整體納入系統控制，從抑制NOx的生成和還原已生成的NOx兩方面入手，對燃料品質、燃料制備質量、燃料與助燃空氣的合理分布，燃燒器的旋轉動量與軸向動量等影響因素進行科學合理地調控，實現對窯爐溫度場和氣氛場的系統控制，實現窯爐全過程NOx的形成控制及還原分解。

全過程低氮燃燒技術從燃料控制、回轉窯控制、分解爐控制三方面進行系統控制，其原理見圖1。

圖1全過程低氮燃燒技術

2示范線技術改造實例

內蒙古某2500t/d水泥生產線窯尾煙囪NOx排放濃度達到720~750mg/Nm3（O2@10%，下同），為滿足環保標準要求采用SNCR技術來降低NOx的排放量，但成本升高較多。為了降低NOx排放，減少噴入的氨水，降低生產成本，該廠采用了全過程低氮燃燒技術進行改造。

2.1技術改造方案

本水泥生產線回轉窯為Φ4m×60m，分解爐為在線管道式分解爐，爐容為584m3，較大的爐容有足夠的空間形成還原區域，改造工作量小，不需要改變分解爐主體結構。

改造主要包括以下幾個部分：

1）窯尾煤粉輸送管道和分解爐燃燒器

對分解爐喂煤點進行重新設計和布置，保持原分解爐兩個燃燒器位置不變，在分解爐錐部增加2個燃燒器，改造后錐部2個燃燒器的喂煤量為窯尾喂煤量的30%，利用窯內過剩空氣與過量煤粉不完全燃燒形成的CO、CxHy等還原物質，實現將分解爐還原區域向上下游延伸，擴大了還原區域，還原回轉窯內產生的NOx，同時抑制燃料型NOx的生成。相應地對窯尾煤粉輸送管道（窯尾塔架內部分）根據現場布置進行改造，見圖2。

圖2燃料分級煤粉輸送管道

2）三次風管的改造

增加三次風支管連接至分解爐中上部，將15%～20%的三次風引至分解爐中上部，使分解爐中下部過剩空氣系數降至0.85左右成為貧氧還原區，還原在回轉窯中熟料煅燒產生的熱力型NOx和燃料型NOx，同時抑制分解爐內煙煤燃燒新生成的燃料型NOx。支管的三次風使分解爐的中上部恢復過剩空氣系數1.05左右的正常狀態，確保可燃物質的充分燃燒，見圖3。

圖3助燃風分級管道

3）生料下料改造

將C4預熱器的下料分成3個下料口，分別布置在分解爐的中部和錐部。在操作上同時調節C4下料閥分至分解爐底部的生料比例，以防局部溫度過高造成結皮。

2.2操作調試

在保證系統的燒成溫度，滿足熟料煅燒要求的基礎上，基于全過程低氮燃燒技術低氧、低氮、控制高溫、在燃燒過程中同時還原的原理，在操作過程中的思路是適當降低窯內煅燒溫度，減少煙氣在高溫段的停留時間，適當控制窯內煅燒氣氛，增大分解爐還原區域，同時對相關工藝過程進行對比試驗，以研究影響NOx排放濃度的因素。

1）通過燃料分級燃燒，將30%的煤粉從分解爐的錐部噴入，分步打開分解爐下部的兩個煤粉燃燒器管道上閥門，可以看到隨著閥門開度增大，煙囪NOx排放量降低，NOx的排放量降低約10%，見表1。

表1燃料分級燃燒效果

2）通過空氣分級燃燒，將20%左右的三次風引入分解爐上部，分步打開分解爐上部的三次風支管閥門。由表2數據可知，將20%的三次風從分解爐的上部噴入，NOx的排放量降低20%～40%，減排效果明顯。

表2空氣分級燃燒效果

3）10月4日僅進行了燃料分級燃燒和空氣分級燃燒，11月5日對整個燒成系統利用全過程低氮燃燒技術進行調整。由表2可以看出，11月5日NOx的排放量已經降低至347.5mg/Nm3，而10月4日的NOx排放量為667mg/Nm3，是11月5日排放量的2倍。由表3對比兩次燒成系統數據可知，利用全過程低氮燃燒技術，燒成系統整體溫度降低，與調整前相比降低約100℃。

表3全過程低氮燃燒技術調試數據