烟气脱硝窑尾烧成系统工艺改造
可达到少用氨水、尿素、催化剂等条件下,降低氨水用量60%以上,
同时大幅节能提产环保
概述:
烟气脱硝窑尾烧成系统工艺改造是河南汇金智能装备有限公司研究开发的新一代水泥熟料窑尾煅烧技术,该技术是河南汇金智能装备有限公司研发团队经过近五年对新型干法回转窑脱硝技术的深入研究,总结多条新型干法水泥生产线实际窑尾烧成系统的技术优劣,采用计算机数值模拟仿真技术对新型干法回转窑及分解炉中煤粉的燃烧规律和分解规律进行仿真优化计算,采用分解炉高强还原燃烧控制技术,对现有新型干法回转窑窑尾烧成系统进行技术改造,可达到少用氨水、尿素、催化剂等条件下,降低氨水用量60%以上,NOx排放浓度大幅度降低达到环保要求。同时大幅度节约煤耗,提高熟料产量,大大降低了熟料的生产成本。
烟气脱硝窑尾烧成系统工艺改造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、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,降低氨水用量60%以上。
烟气脱硝窑尾烧成系统工艺改造主要技术原理如下:
1分解炉高强还原脱硝
烟气脱硝窑尾烧成系统工艺改造与现行的“分级燃烧”技术不同,本技术将水泥熟料煅烧系统看成一个系统整体性的“大分级燃烧”,即由窑头高温煅烧用煤构成主燃烧,形成NOx,窑尾分解用煤构成再燃烧,可强力消除NOx。
烟气脱硝窑尾烧成系统工艺改造的全部窑尾用煤构成一个高强还原区,将窑头高温煅烧形成的热力型NOx高效还原。根据这一原理设计出的烟气脱硝窑尾烧成系统工艺改造无分风、分煤工艺,一方面将氮氧化物在燃烧过程中还原脱出,另一方面可将入窑物料在不结皮堵塞的条件下提高分解率和温度,形成分解炉高强还原燃烧控制技术。
如下图1所示烟气脱硝窑尾烧成系统工艺改造前示意图:

图1 烟气脱硝窑尾烧成系统工艺改造前示意图

图2 烟气脱硝窑尾烧成系统工艺改造后示意图
2窑头窑尾用煤优化控制
回转窑用煤的作用主要有两个:
一是提供热生料残余CaCO3分解所需的热量。
二是提供对窑筒体散热损失的补偿热量。
从原理图中可以看到,在这一过程中实际上只有43KJ/kg的热量需要做功。到1100℃的时候我们需要417KJ/kg的热量,后面五分之四的窑需要的热量才43KJ/kg。根据熟料合成热的这一特点,回转窑内所需传热量可大幅减少,窑头用煤与窑尾分解炉用煤比例可发生变化,从现行的窑:炉=40:60的比例大幅降低至30:70或甚至更低。
烟气脱硝窑尾烧成系统工艺改造调整合适的头尾煤用量比例,适当减低头煤用量;在降低头煤的同时,使窑煅烧的正常进行,煤耗下降;增加分解炉用煤比例的同时,不过烧,预热器分解炉不结皮堵塞,同时达到强化煅烧的目的。
热理论计算表明,当物料完全分解,且温度在1100℃以上时,后续的固相反应带的放热量(约434.33KJ/kg熟料)基本可提供物料自身加热至1400℃,且完成C3S的合成和物料部分熔融等熟料最终形成所需的几乎全部热量(约463.6KJ/kg熟料)而无需额外供热。
图3 回转窑热量分布示意图
烟气脱硝窑尾烧成系统工艺改造可达到少用氨水、尿素、催化剂等条件下,降低氨水用量60%以上,同时可大幅节煤,且能适应煤质变化,可解决低劣及高硫煤资源在新型干法水泥工业中的应用问题。
烟气脱硝窑尾烧成系统工艺改造运用了强化煅烧方法,能在操作运行中灵活调节和控制燃烧状态,燃烧效率高,结皮堵塞几率低。
烟气脱硝窑尾烧成系统工艺改造与传统脱硝技术的脱硝效率对比分析如下表:
- NOx控制
技术
- 低NOx
燃烧器
- 分级
燃烧
- SNCR
- SCR
- 分级燃烧
+SCR
- 本技术
- 脱硝效率
- 10%-15%
- 25%-30%
- 40%-60%
- 85%-90%
- 50%-60%
- 60%-70%
烟气脱硝窑尾烧成系统工艺改造与传统脱硝技术的运行成本分析如下表所示:
- 脱硝技术
- 前期投资
- 引入物质
- 吨熟料增加
运行成本
- 脱硝效率
- SNCR
- 300万
- 氨水
- 7-14元
- 40%-60%
- SCR
- 500万
- 催化剂
- 33元
- ≥60%
- 分级燃烧
- 200万
- 无
- 无
- 20%
- 分级燃烧+SCR
- 300万
- 氨水
- 4.5-8元
- 50%-60%
- 本技术
- 115-200万
- 无
- 无
- ≥70%
- 在不增加成本,增强水泥煅烧性能的前提下,NOx排放浓度大幅度降低,大大减少了对空气的污染,有利于环境保护。
- 分解炉燃尽率高、热效率高,在降低NOx排放的同时大幅降低煤耗及电耗。
- 因为实现了煤的强化燃烧,可使窑产量大幅提高
5-20%以上
由于燃烧效率的有效提高,使得分解炉对煤种的适应性得到很大的增强,特别是可以使用低劣煤及挥发很低的煤种,因而可降低水泥熟料的生产成本。