烟气脱硝窑尾烧成系统优化的实践应用

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，给企业生产经营增加了较重的经济负担。本文介绍了烟气脱硝窑尾烧成系统优化的技术原理和技术方案，通过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NOx生产量，结合在山东省某水泥集团5000吨熟料生产线的实践应用，实现了采用烟气脱硝窑尾烧成系统优化后可大大降低NOx本体浓度56%以上，在相同NOx控制指标下可节约氨水用量58%以上，烟气脱硝窑尾烧成系统优化大大降低了NOx排放浓度，降低了氨水用量和脱硝成本，具有显著的经济效益和社会效益。
1、烟气脱硝窑尾烧成系统技术原理
2.1 烟气脱硝窑尾烧成系统技术原理
      烟气脱硝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，降低NOx的本体浓度，达到脱硝的目的。
2.2 烟气脱硝窑尾烧成系统优化原则
      烟气脱硝窑尾烧成系统优化在降低NOx本体浓度的同时，通过对分解炉燃烧器、三次风管、四级下料点在分解炉分布系统的优化，实现了分解炉内风、煤、料的混合均匀分布，避免分解炉内局部高温，优化分解炉内的热工分布制度，还原回转窑内的NOx生成量，减少分解炉内燃料型NOx的生成量。其中对分解炉燃烧器、三次风管、四级下料点的优化原则如下：
   （1）烟气脱硝窑尾烧成系统优化对分解炉燃烧器的优化原则是高固气比煤粉输送技术；保证煤粉入分解炉分散效果；保证煤粉入分解炉的覆盖区域和停留时间。
   （2）烟气脱硝窑尾烧成系统优化对三次风管的优化原则是保证脱硝效果的同时保证煤粉完全燃烧；即保证还原剂与NOx的还原反应时间；同时保证三次风在分解炉内的停留时间，保证煤粉的完全燃烧。
   （3）烟气脱硝窑尾烧成系统优化对四级下料点的优化原则是保证分解炉内不产生局部高温；保证分解炉内不结皮；保证下料管不结皮堵塞；保证不塌料。
3、烟气脱硝窑尾烧成系统优化技术方案
     山东省某水泥集团5000吨熟料生产线是南京设计院设计5000吨/天熟料生产线，熟料实际产量5800吨/天，标准煤耗102kg/t熟料，现有脱硝系统采用选择性非催化还原技术SNCR，NOx控制在150mg/m³以内，氨水平均用量在700kg/h。窑系统存在SNCR技术脱硝效率低，氨水用量偏大，煤耗偏高，日常投入环保费用偏高。2021年2月我公司进行了烟气脱硝窑尾烧成系统优化的技术改造，技术改造的前提是保证现有熟料产质量，优化窑况工艺参数，技术改造的目的是降低NOx的本体浓度，节约SNCR氨水用量。烟气脱硝窑尾烧成系统优化方案如下：