水泥窑烟气脱硝烧成系统的实践应用（四川星船城）

　　张建，王兴伟，张江，林廷全， 常文奇

　　(¹四川星船城水泥股份有限公司资中二厂，四川 资中 641200)

　　(²河南汇金智能装备有限公司，河南 郑州 453000)

　　摘要：本文介绍了水泥窑烟气脱硝窑头烧成和窑尾烧成系统改造的技术原理和改造方案，探讨采用窑头低氮煤粉燃烧技术可实现降低回转窑内热力型NOx生产量，采用窑尾分解炉高强还原燃烧控制技术可实现将回转窑内热力型NOx高强还原，大大降低了整个系统NOx生产量，结合实践应用，窑头低氮煤粉燃烧技术和分解炉高强还原燃烧控制技术可实现脱硝效率60%以上，大大减少NOx排放总量，降低了氨水用量和脱硝成本。

　　关键词：脱硝;NOx;还原燃烧;低氮燃烧。

　　1. 前言

　　随着环境保护工作形势的日益严峻，NOx作为重点管控指标之一，新型干法水泥回转窑内的烧结温度高，过剩空气量大、NOx排放浓度高且灰量大使其脱硝工程面临着艰巨的挑战。目前用于水泥回转窑NOx排放的控制技术大多采用选择性非催化还原技术SNCR，但SNCR技术脱氮效率低，日常投入费用太高，给公司生产经营增加了较重的经济负担。本文介绍的水泥窑烟气脱硝窑头烧成和窑尾烧成系统改造的技术原理和改造方案，可实现脱硝效率达到60%以上，NOx指标能控制在100mg/m³以内的目标，能满足环保要求，降低企业生产成本，符合未来环保发展趋势的时代需求。

　　2. 水泥窑烟气脱硝烧成系统技术原理

　　2.1窑头低氮煤粉燃烧技术原理

　　窑头烧成系统采用低氮燃烧控制技术，通过减少一次风量，利用强高压风速差，控制窑头燃烧器火焰的高温动态时间，减少氮气和氧气在高温区的反应时间和反应气体量，实现控制回转窑内NOx的生成量。

　　2.2窑尾分解炉高强还原燃烧控制技术原理

　　窑尾烧成系统采用分解炉高强还原燃烧控制技术和窑头窑尾用煤量优化控制技术，使煤粉在分解炉内全部分解，形成大量的CO、CHi、H₂、HCN和固定碳等还原剂，将窑内产生的热力型NOx强力还原成N₂。从而大幅度减少窑尾烟气的NOx含量，达到脱硝的目的。

　　3. 水泥窑烟气脱硝烧成系统技术方案

　　3.1窑头低氮煤粉燃烧技术方案

　　(1)窑头燃烧器采用一次风量小于6%的低氮节能燃烧器，采用低氮煤粉燃烧控制技术，降低回转窑内热力型NOx生成量。如图1所示：

　　图1 低氮节能燃烧器头部实物图

　　(2)优化窑头煤粉输送系统，提高窑头煤粉输送的气固比，降低窑头煤粉输送的风量，降低燃烧型NOx的生成量。

　　(3)控制窑头燃烧器火焰的高温动态时间和反应气体量，从NOx的反应时间，反应温度，反应介质上控制回转窑内NOx的生成量。

　　3.2分解炉高强还原燃烧控制技术方案

　　(1)窑尾煤粉燃烧系统技术方案：

　　优化窑尾煤粉输送系统，提高窑尾煤粉输送的气固比，降低窑尾煤粉输送的风量。

　　采用高性能专用强旋流扩散型窑尾煤粉燃烧器，优化窑尾燃烧器的安装位置，使扩散的煤粉以一定速度旋流进入强力还原区，提高煤粉的分解效果，以产生多的还原气氛。如图2所示：

　　图2 脱硝专用强旋流扩散型窑尾煤粉燃烧器实物图

　　(2)三次风管技术方案

　　窑尾脱硝烧成系统在分解炉形成的强力还原区是有三次风管与窑尾烟室缩口之间的位置形成的，因此，对于三次风管的位置有一定的要求，三次风管的位置在分解炉形成强力还原区的上部。

　　(3)四级下料管技术方案

　　窑尾脱硝烧成系统需对四级旋风筒下料管在分解炉下料点的位置需要进行优化，四级旋风筒下料管对分解炉下料点位于三次风管之上，高于三次风管0.5米以上，将每列单管下料，更改为双管下料，每单列增加一套分料阀、翻板阀、撒料箱及相应的下料管延长。其目的是将相对低温物料下移，吸收还原区高温，凝聚窑气中析出的碱硫等有害成分，防止结皮的发生，同时有利于实现部分物料提前分散分解反应，强化了分解炉能力。

　　具体技术方案如图3和图4所示：

　　图3 窑尾脱硝烧成系统技术改造前示意图

　　图4 窑尾脱硝烧成系统技术改造后示意图

　　4. 水泥窑烟气脱硝烧成系统应用实践

　　我公司有一条3200吨熟料生产线，依照该技术方案进行了烟气脱硝窑头烧成系统和窑尾分解炉烧成系统的技术改造，取得了良好效果。表1所示为我公司3200吨生产线回转窑烧成系统脱硝主要参数：

　　表1 窑系统脱硝主要工艺参数

　　公司于2019年2月份进行了烟气脱硝窑头烧成和窑尾分解炉烧成系统技术改造后，不喷入氨水在分解炉强力还原区上方检测NOx浓度为420 mg/Nm³，相同NOx控制指标情况下，氨水用量平均下降了71%;脱硝综合效率大于63%。具体技术改造前后主要工艺参数对比如表2所示：

　　表2 烟气脱硝技术改造前后主要工艺参数对比如下：

　　通过改造前后的数据对比分析，该技术方案的改造不仅在降低氨水成本方面有着明显的效果，还在优化工艺系统，提升产量，降低电耗煤耗及改善熟料质量方面也有明显的成效，产生的经济效益可观。

　　作者：张建、常文奇

　　审核人：王兴伟，张江，林廷全

　　机构：四川星船城水泥股份有限公司资中二厂

　　          河南汇金智能装备有限公司