張建，王興偉，張江，林廷全， 常文奇

　　(¹四川星船城水泥股份有限公司資中二廠，四川 資中 641200)

　　(²河南匯金智能裝備有限公司，河南 鄭州 453000)

　　摘要：本文介紹了水泥窯煙氣脫硝窯頭燒成和窯尾燒成系統(tǒng)改造的技術原理和改造方案，探討采用窯頭低氮煤粉燃燒技術可實現(xiàn)降低回轉窯內(nèi)熱力型NOx生產(chǎn)量，采用窯尾分解爐高強還原燃燒控制技術可實現(xiàn)將回轉窯內(nèi)熱力型NOx高強還原，大大降低了整個系統(tǒng)NOx生產(chǎn)量，結合實踐應用，窯頭低氮煤粉燃燒技術和分解爐高強還原燃燒控制技術可實現(xiàn)脫硝效率60%以上，大大減少NOx排放總量，降低了氨水用量和脫硝成本。

　　關鍵詞：脫硝;NOx;還原燃燒;低氮燃燒。

　　1. 前言

　　隨著環(huán)境保護工作形勢的日益嚴峻，NOx作為重點管控指標之一，新型干法水泥回轉窯內(nèi)的燒結溫度高，過?？諝饬看蟆Ox排放濃度高且灰量大使其脫硝工程面臨著艱巨的挑戰(zhàn)。目前用于水泥回轉窯NOx排放的控制技術大多采用選擇性非催化還原技術SNCR，但SNCR技術脫氮效率低，日常投入費用太高，給公司生產(chǎn)經(jīng)營增加了較重的經(jīng)濟負擔。本文介紹的水泥窯煙氣脫硝窯頭燒成和窯尾燒成系統(tǒng)改造的技術原理和改造方案，可實現(xiàn)脫硝效率達到60%以上，NOx指標能控制在100mg/m³以內(nèi)的目標，能滿足環(huán)保要求，降低企業(yè)生產(chǎn)成本，符合未來環(huán)保發(fā)展趨勢的時代需求。

　　2. 水泥窯煙氣脫硝燒成系統(tǒng)技術原理

　　2.1窯頭低氮煤粉燃燒技術原理

　　窯頭燒成系統(tǒng)采用低氮燃燒控制技術，通過減少一次風量，利用強高壓風速差，控制窯頭燃燒器火焰的高溫動態(tài)時間，減少氮氣和氧氣在高溫區(qū)的反應時間和反應氣體量，實現(xiàn)控制回轉窯內(nèi)NOx的生成量。

　　2.2窯尾分解爐高強還原燃燒控制技術原理

　　窯尾燒成系統(tǒng)采用分解爐高強還原燃燒控制技術和窯頭窯尾用煤量優(yōu)化控制技術，使煤粉在分解爐內(nèi)全部分解，形成大量的CO、CHi、H₂、HCN和固定碳等還原劑，將窯內(nèi)產(chǎn)生的熱力型NOx強力還原成N₂。從而大幅度減少窯尾煙氣的NOx含量，達到脫硝的目的。

　　3. 水泥窯煙氣脫硝燒成系統(tǒng)技術方案

　　3.1窯頭低氮煤粉燃燒技術方案

　　(1)窯頭燃燒器采用一次風量小于6%的低氮節(jié)能燃燒器，采用低氮煤粉燃燒控制技術，降低回轉窯內(nèi)熱力型NOx生成量。如圖1所示：

　　圖1 低氮節(jié)能燃燒器頭部實物圖

　　(2)優(yōu)化窯頭煤粉輸送系統(tǒng)，提高窯頭煤粉輸送的氣固比，降低窯頭煤粉輸送的風量，降低燃燒型NOx的生成量。

　　(3)控制窯頭燃燒器火焰的高溫動態(tài)時間和反應氣體量，從NOx的反應時間，反應溫度，反應介質上控制回轉窯內(nèi)NOx的生成量。

　　3.2分解爐高強還原燃燒控制技術方案

　　(1)窯尾煤粉燃燒系統(tǒng)技術方案：

　　優(yōu)化窯尾煤粉輸送系統(tǒng)，提高窯尾煤粉輸送的氣固比，降低窯尾煤粉輸送的風量。

　　采用高性能專用強旋流擴散型窯尾煤粉燃燒器，優(yōu)化窯尾燃燒器的安裝位置，使擴散的煤粉以一定速度旋流進入強力還原區(qū)，提高煤粉的分解效果，以產(chǎn)生多的還原氣氛。如圖2所示：

　　圖2 脫硝專用強旋流擴散型窯尾煤粉燃燒器實物圖

　　(2)三次風管技術方案

　　窯尾脫硝燒成系統(tǒng)在分解爐形成的強力還原區(qū)是有三次風管與窯尾煙室縮口之間的位置形成的，因此，對于三次風管的位置有一定的要求，三次風管的位置在分解爐形成強力還原區(qū)的上部。

　　(3)四級下料管技術方案

　　窯尾脫硝燒成系統(tǒng)需對四級旋風筒下料管在分解爐下料點的位置需要進行優(yōu)化，四級旋風筒下料管對分解爐下料點位于三次風管之上，高于三次風管0.5米以上，將每列單管下料，更改為雙管下料，每單列增加一套分料閥、翻板閥、撒料箱及相應的下料管延長。其目的是將相對低溫物料下移，吸收還原區(qū)高溫，凝聚窯氣中析出的堿硫等有害成分，防止結皮的發(fā)生，同時有利于實現(xiàn)部分物料提前分散分解反應，強化了分解爐能力。

　　具體技術方案如圖3和圖4所示：

　　圖3 窯尾脫硝燒成系統(tǒng)技術改造前示意圖

　　圖4 窯尾脫硝燒成系統(tǒng)技術改造后示意圖

　　4. 水泥窯煙氣脫硝燒成系統(tǒng)應用實踐

　　我公司有一條3200噸熟料生產(chǎn)線，依照該技術方案進行了煙氣脫硝窯頭燒成系統(tǒng)和窯尾分解爐燒成系統(tǒng)的技術改造，取得了良好效果。表1所示為我公司3200噸生產(chǎn)線回轉窯燒成系統(tǒng)脫硝主要參數(shù)：

　　表1 窯系統(tǒng)脫硝主要工藝參數(shù)

　　公司于2019年2月份進行了煙氣脫硝窯頭燒成和窯尾分解爐燒成系統(tǒng)技術改造后，不噴入氨水在分解爐強力還原區(qū)上方檢測NOx濃度為420 mg/Nm³，相同NOx控制指標情況下，氨水用量平均下降了71%;脫硝綜合效率大于63%。具體技術改造前后主要工藝參數(shù)對比如表2所示：

　　表2 煙氣脫硝技術改造前后主要工藝參數(shù)對比如下：

　　通過改造前后的數(shù)據(jù)對比分析，該技術方案的改造不僅在降低氨水成本方面有著明顯的效果，還在優(yōu)化工藝系統(tǒng)，提升產(chǎn)量，降低電耗煤耗及改善熟料質量方面也有明顯的成效，產(chǎn)生的經(jīng)濟效益可觀。

　　作者：張建、常文奇

　　審核人：王興偉，張江，林廷全

　　機構：四川星船城水泥股份有限公司資中二廠

　　          河南匯金智能裝備有限公司