分级燃烧技术在我厂的应用

刘振海

（山东联合王晁水泥有限公司，山东 枣庄 277405）

根据GB4915-2013水泥工业大气污染物排放标准，水泥窑废气排放NOx排放标准要低于400 mg/Nm3（有的地方标准要求小于200 mg/Nm3），我公司注重开发与应用节能环保新技术，为促进公司节能减排和环境保护，公司于2014年12月新上SNCR非选择性催化还原法脱硝系统，氮氧化物排放值控制在400 mg/Nm3以下，氨水使用量在500 kg/h，由于大量的冷风和氨水喷入分解炉，热耗增加约2～3 kgce/tcl，系统受到影响，熟料生产成本增加较多，为了降低能耗减少氨水使用量，公司应用了分级燃烧技术的原理来降低NOx，经过设计改造调试，运行三个月取得了实际应用经验，减排效果良好，在不喷氨水的情况下，氮氧化物排放降低50%～60%，使用少量氨或有时不使用氨水NOx排放就可以达到300 mg/Nm3以下，系统运行稳定。

1 分级燃烧技术原理

分级燃烧的优势：分级燃烧脱氮的基本原理是在烟室和分解炉之间建立还原燃烧区，将原分解炉用煤的一部分均布到该区域内，使其缺氧燃烧以便产生CO、CH4、H2、HCN和固定碳等还原剂。这些还原剂与窑尾烟气中的NOx发生反应，将NOx还原成N2等无污染的惰性气体。此外，煤粉在缺氧条件下燃烧也抑制了自身燃料型NOx产生，从而实现水泥生产过程中的NOx减排，分解炉分级燃烧，使一部分燃料在回转窑废气中缺氧燃烧，产生还原气氛，分解炉喷入的燃料大部分在还原氛围中燃烧，燃料中的N生成NOx的变换率低，减低了NOx生成。

通过对低氮燃烧技术与烟气脱硝技术的初步研究和比较，我们认为，与水泥熟料生产线的工艺特点相结合，优先采用分级燃烧技术改造具有以下技术优势：

（1）与工艺操作相结合，降低并还原窑内产生的热力型NOx，抑制燃料型NOx的生成，可从源头有效降低NOx的产生。

（2）对生产线正常生产运行和水泥熟料产、质量无不利影响。

（3）降低氨水使用量减少或者停用，减少生产运行成本。

（4）工艺技术改造后，使运行参数得以优化，系统运行质量和稳定性得到提升，并有一定的节能效果，系统无成本运行。

2 技改方案设计理念

（1）采用分级燃烧技术降低NOx生成量，同时使分解炉的性能和效果均达到优良。

（2）分解炉结构局部进行优化，使分解炉内的气体流场和温度场更加均匀、稳定、合理提高分解炉性能。

（3）在分解炉的合适部位分别配置“变流场分解炉喷煤管”和“复合流场分解炉喷煤管”，改善分解炉内煤粉混合、燃烧状态，保证煤粉的充分燃烧，提高分解炉的能力，降低系统用煤量。

（4）配合分级燃烧系统技术原理，采用“精准平衡操作技术”，在运行中三次风管的阀门开度达到100%，在提高分解炉性能的情况下，保证分级燃烧的效果。

（5）消除各种低氮技术的缺陷，发挥了各技术的特点。

3 分级燃烧项目技术改造方案

（1）预热器锁风阀更换为微动型锁风阀，该阀锁风效果更好，降低预热器旋风筒之间的内漏风，提高分离效率降低热耗。

（2）预热器下料管撒料箱进行改造，提高生料的分散度。

（3）窑头煤粉燃烧器更换为低氮型燃烧器，降低一次风的用量。

（4）篦冷机固定床技术改造，降低熟料流动速度增加二次风温，提高熟料急冷效果，降低出篦冷机熟料温度。

（5）入分解炉生料下料点和平台进行改造，提高生料粉的分散度。

（6）三次风入分解炉管道位置和锥体尺寸进行改造建立还原区，将分解炉煤粉由单层的两个入炉点改造成为上下两层，每层两个喂煤点。

4 调试过程

4.1 调试出现问题及解决办法

调试初期，首先将窑头喷煤管位置定位在窑中心线零点上50 mm处，三次风闸阀由原来的30%提升至全开，分解炉上下两层煤枪用煤比例为60∶40，角度30°，两根煤枪的用煤比例5∶5，投料量逐渐加至额定产量。

4.2 出现问题

运行中现场巡检发现分解炉锥部有烧红现象，随将煤管的角度、位置、内外风比例进行了调整和适当降低窑内通风和用煤量，增加三次风用量、分解炉用煤量，调整降低窑内空气过剩系数，降低高温风机转速，减少系统用风等措施，经过调整后窑系统运转正常。

5 经济效益

改造后运行指标：改造后NOx排放浓度由950～1000 mg/Nm3下降到400-500 mg/Nm3减少52.63%，氨水用量改造前吨熟料用4.1 kg，改造后吨熟料用氨水下降到1.1 kg，吨熟料少用氨水3.0 kg（下降73.2%），因氨水的使用量减少，使熟料热耗也下降节能减排明显，技术创新改造带来效益。

6 结束语

我们这次分级燃烧技术改造运行后，脱硝效率可达到50%，窑用煤量比改造前下降4.0%，熟料产、质量得到很大程度的提高，窑系统技术操作参数的设定比较重要，操作人员要学习领会改造思想理念，适应改造后的精细化操作要求，分级燃烧技术是一项无需运行成本的脱硝技术，也是水泥行业节能减排降低氮氧化物的一项技术创新，要进一步探讨，取得最佳效果。