山东联合王晁水泥：利用分级燃烧技术生产水泥熟料成效显著

  “为经济建设提供优质建材，为环境建设开辟新途径。”——这是山东联合王晁水泥有限公司自建设之初就执行的企业使命。多年来，该公司一直注重开发应用节能环保新技术，努力实现节能减排和环境保护的双目标。2014年12月，经过细致的分析和论证，山东联合王晁水泥新上SNCR非选择性催化还原法脱硝系统，氮氧化物排放值控制在400mg/Nm³以下，氨水使用量在500Kg/h。最初由于大量的冷风和氨水喷入分解炉，热耗增加约2~3kgce/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，他们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3个月取得了实际应用经验，在使用少量氨或不喷氨水的情况下，氮氧化物排放降低50%～60%，达到300mg/Nm³以下，系统运行稳定，减排效果良好，达到了传统企业转型升级和造福社会的双丰收，公司被山东省科技厅、财政厅、税务局评定为“高新技术企业”。

  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，他们发现，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诸多好处：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；对生产线正常生产运行和水泥熟料产、质量无不利影响；降低氨水使用量减少或者停用，减少生产运行成本；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。

  随后该公司进行了分级燃烧改造，将预热器锁风阀更换为微动型锁风阀，这种阀锁风效果更好，可降低预热器旋风筒之间的内漏风，提高分离效率降低热耗。把窑头煤粉燃烧器更换为低氮型燃烧器，降低一次风的用量。改造篦冷机固定床，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。对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。在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。

  调试初期，他们首先将窑头喷煤管位置定位在窑中心线零点上50mm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。

  该公司在应用分级燃烧脱氮不久，工作就遇到了难题。运行中现场巡检发现分解炉锥部有烧红现象，窑皮由16米缩短到14米，窑皮脱落频繁，烧成带窑皮不好，一是厚度不够，二是不均匀，三是不结实。这样一来造成了系统稍有波动，熟料质量就不稳定，长期对窑的耐火砖导致脱落。他们及时分析原因想对策，在配料方面，要想提高窑皮的质量，首先要调整熟料的配料，把KH控制在0.90～0.91，SM控制在2.5～2.6，IM控制在1.5～1.6。窑速由3.6r/min提高到3.9r/min，实现薄料快烧。分解炉上喷煤管角度由45°调整到30°，三次风阀开度由60%调整到全开100%，二次风温控制（1175±25）℃，二次风压力控制0～-50Pa，分解炉椎体下两根煤管的角度由45°调整到30°，上下两喷煤管用煤比例由1号：2号：3号：4号=20%：20%：30%：30%调整为1号：2号：3号：4号=10%：10%:40%：40%，窑头喷煤管内外风比例由35%：65%调整为40%：60%。窑头用煤量由6.1t/h调整为5.2～5.4t/h，分解炉用煤量在同样煤质的情况下由11.4t/h调整到10.6～10.8t/h，窑内空气过剩系数控制在1.05%，废气O2浓度控制在2.0%～2.5%。经过一个月的调整，窑系统运转正常，窑尾燃室、分解炉常年不结皮。

  分级燃烧技术的应用起到了良好效果，NOx排放浓度由改造前的950～1000mg/Nm3下降到400～500mg/Nm³，减少52.63%，氨水用量改造前吨熟料用4.1Kg下降到1.1Kg，吨熟料少用氨水3.0Kg，下降73.2%。脱硝效率可达到60%，窑用煤量比改造前下降2.0%～3.0%，熟料产量、质量得到很大程度的提高，窑熟料日产量稳定在2950吨以上，熟料28天抗压强度在58MPa以上。