摘要：通過對縮口尺寸、撒料板角度、分解爐燃燒器角度、新增三次風管尺寸等關鍵部位數據進行技改后，經過分級燃燒脫氮和精細化操作的摸索，現生產線產量穩定，質量受控，脫氮效率達到30%以上，達到了明顯的環保減排目的。
0 前 言
為響應《國家環境保護“十二五”規劃》中把氮氧化物降低10%的“十二五”目標值，2012年12月26日，海螺(295.04元/噸，-0.14%)集團白馬山水泥廠5000t/d生產線脫氮技改項目正式啟動，于2013年1月11日改造結束。
技改前，我公司參與了優化設計;技改過程中，則進行實時跟蹤監控，嚴格按圖紙施工，以確保技改后縮口尺寸、撒料板角度、分解爐燃燒器角度、新增三次風管尺寸等關鍵部位數據與圖紙相符合。技改后，經過分級燃燒脫氮和精細化操作的摸索，現生產線產量穩定，質量受控，脫氮效率達到30%以上，達到了明顯的環保減排目的。
1 技改方案
白馬山5000t/d新型干法線的窯尾系統采用了GDC預熱分解系統。如何保持和發揮CDC預熱分解的優勢，同時又充分滿足低氮分級燃燒的需求，成為技改的關鍵。圖1為CDC分解爐脫氮改造示意圖。
水泥熟料生產過程中，燃料燃燒產生的NOx，主要由燃料型NOx、熱力型NOx，兩種類型。其中燃料型NOx是由燃料和原料中的氮氧化物反應生成;熱力型NOx主要是由在溫度高于1 500℃時，空氣中的N2和O2反應而生成。回轉窯中燒成帶火焰溫度高達1 500℃以上，除產生燃料型NOX外，大量助燃空氣中的氮在高溫下被氧化產生大量的熱力型NOx。分解爐內燃料燃燒溫度約為950—1200℃，在此溫度范圍內，主要生成燃料型NOx。窯系統排出廢氣中的NOx主要是在窯內煅燒帶高溫條件下產生的。因此窯內所用燃料愈多，窯尾廢氣中的NOx濃度愈高;
而分解爐用煤愈多，窯尾廢氣中的NOX濃度相對減少。分級燃燒脫氮的基本原理是在煙室和分解爐之間建立還原燃燒區，將原分解爐用煤的一部分均布到該區域內，使其缺氧燃燒以便產生CO、CH4、H4、HCN和固定碳等還原劑。這些還原劑與窯尾煙氣中的NOX發生反應，將NOx還原成N2等無污染的惰性氣體。此外，煤粉在缺氧條件下燃燒也抑制了自身燃料型NOx產生，從而實現水泥生產過程中的NOx減排。
根據“技術先進、工藝成熟、經濟合理”的選擇原則，本技改方案采用了分解爐分級燃燒技術加精細化操作措施。即：對分解爐進行燃料分級燃燒改造，將燃料分級加入，在分解爐錐部形成還原區，還原窯內產生的熱力型NOx，并抑制燃料型NOx的產生;同時配合操作優化調整措施，控制窯內燃燒氣氛，減少窯頭煤粉燃燒空氣過剩系數，降低窯尾煙氣氧含量，從而降低并穩定窯尾廢氣中的NOX排放濃度。具體改造方案如下：
(1)原系統三次風管引出一旁路，將一部分三次風引入分解爐上部，以在分解爐錐部創造一個缺氧環境，使煤粉在缺氧條件下燃燒，利于錐部還原氣氛的生成。
(2)將分解爐煤粉分4點、上下2層喂入，在保證煤粉充分燃燒的同時，適當增加分解爐錐部的煤粉喂入比例，保證缺氧燃燒產生還原氣氛，以還原窯尾煙氣中大量的NOx。
(4)操作上，適當降低窯內通風量和喂煤量，增加三次風量和分解爐喂煤量，盡量降低窯內過剩空氣系數，減少NOx。生成量;降低高溫風機轉速，盡量減少系統用風，在保證減氮效率的同時可降低熟料燒成熱耗，降低系統阻力。
2 改造后運行調試情況
此系統改造耗時15d即投入運行調試，調試集中在原三次風擋板與新增三次風擋板開度的調整上。投運之初，我們將原三次風擋板開度由改前的60%降為30%，對新增三次風擋板開度控制為20%，其它操作參數基本不變。據此操作表現為窯內煅燒困難，窯電流偏低，窯內燒成溫度偏低，熟料持續不合格，質量難以控制。后經過研討和多次調整摸索，將原三次風擋板開度控制為20%，新增三次風擋板調整為15%，窯系統煅燒正常，窯工況穩定，質量合格，預熱器NOX顯著下降，改造前后的生產運行數據對比見表1。
目前煅燒中存在的問題為：①燒成帶窯筒體溫度偏低，9.3m處最低165℃，16.3m處最高307 ℃，平均簡體溫度235℃。這說明主窯皮偏厚，長期煅燒會影響窯內通風，且厚窯皮吸收燒成熱會引起煤耗上升。②與改造前比較，系統用風偏大，預熱器系統O2含量偏大，還有操作調控的空間，系統NOx。濃度還能得到進一步的降低。根據調試操作參數變化趨勢及脫氮原理，筆者認為：
(1)原三次風擋板開度越小越好，新增三次風擋板開度越大越好，這樣有利用提高錐部還原區CO濃度，大量促成分解爐錐部形成還原氣氛，增強還原效果，進一步降低系統NOX濃度。
(2)系統用風可以逐步調整降低，高溫風機轉速減低到700r/min以下，更有利于契合改造設計原理。高溫風機轉速調整依據以預熱器02、CO含量(體積分數)分別控制在0.5%、0.03%為宜。
(3)為了提高分解爐錐部還原區CO濃度，增強還原效果，還可以嘗試將蝸殼處2路燃燒器用煤量加大，減小分解爐處二路燃燒器用煤量。
(4)根據系統NOX下降程度，要及時加大對窯尾和上升煙道結皮情況的檢查和清理頻次，保證系統通風順暢。
(5)在有條件的情況下，可將目前的燃燒器更換為多通道、低一次風的低氮燃燒器，以減少窯內NOx的產生，并穩定控制窯尾煙氣的氧含量，可以進一步降低NOX的生成量約5%~20%的效果。
3 結 語
十八大提出建設“美麗中國”的概念，因此對水泥等行業的環保要求是越來越嚴格。“世界水泥看中國，中國水泥看海螺”，作為水泥行業的排頭兵，海螺水泥一直非常重視脫硝工作。本次CDC預熱分解系統低氮分級燃燒技術的應用雖然時間短，已經取得了很好的降氮效果;但仍有待我們更深入的了解掌握其諸多特性，以便在生產操作時能夠更好地趨利避害，取得更好的效果。
【水泥人網】摘要：通過對縮口尺寸、撒料板角度、分解爐燃燒器角度、新增三次風管尺寸等關鍵部位數據進行技改后，經過分級燃燒脫氮和精細化操作的摸索，現生產線產量穩定，質量受控，脫氮效率達到30%以上，達到了明顯的環保減排目的。
0 前 言
為響應《國家環境保護“十二五”規劃》中把氮氧化物降低10%的“十二五”目標值，2012年12月26日，海螺(295.04元/噸，-0.14%)集團白馬山水泥廠5000t/d生產線脫氮技改項目正式啟動，于2013年1月11日改造結束。
技改前，我公司參與了優化設計;技改過程中，則進行實時跟蹤監控，嚴格按圖紙施工，以確保技改后縮口尺寸、撒料板角度、分解爐燃燒器角度、新增三次風管尺寸等關鍵部位數據與圖紙相符合。技改后，經過分級燃燒脫氮和精細化操作的摸索，現生產線產量穩定，質量受控，脫氮效率達到30%以上，達到了明顯的環保減排目的。
1 技改方案
白馬山5000t/d新型干法線的窯尾系統采用了GDC預熱分解系統。如何保持和發揮CDC預熱分解的優勢，同時又充分滿足低氮分級燃燒的需求，成為技改的關鍵。圖1為CDC分解爐脫氮改造示意圖。
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水泥熟料生產過程中，燃料燃燒產生的NOx，主要由燃料型NOx、熱力型NOx，兩種類型。其中燃料型NOx是由燃料和原料中的氮氧化物反應生成;熱力型NOx主要是由在溫度高于1 500℃時，空氣中的N2和O2反應而生成。回轉窯中燒成帶火焰溫度高達1 500℃以上，除產生燃料型NOX外，大量助燃空氣中的氮在高溫下被氧化產生大量的熱力型NOx。分解爐內燃料燃燒溫度約為950—1200℃，在此溫度范圍內，主要生成燃料型NOx。窯系統排出廢氣中的NOx主要是在窯內煅燒帶高溫條件下產生的。因此窯內所用燃料愈多，窯尾廢氣中的NOx濃度愈高;
而分解爐用煤愈多，窯尾廢氣中的NOX濃度相對減少。分級燃燒脫氮的基本原理是在煙室和分解爐之間建立還原燃燒區，將原分解爐用煤的一部分均布到該區域內，使其缺氧燃燒以便產生CO、CH4、H4、HCN和固定碳等還原劑。這些還原劑與窯尾煙氣中的NOX發生反應，將NOx還原成N2等無污染的惰性氣體。此外，煤粉在缺氧條件下燃燒也抑制了自身燃料型NOx產生，從而實現水泥生產過程中的NOx減排。
根據“技術先進、工藝成熟、經濟合理”的選擇原則，本技改方案采用了分解爐分級燃燒技術加精細化操作措施。即：對分解爐進行燃料分級燃燒改造，將燃料分級加入，在分解爐錐部形成還原區，還原窯內產生的熱力型NOx，并抑制燃料型NOx的產生;同時配合操作優化調整措施，控制窯內燃燒氣氛，減少窯頭煤粉燃燒空氣過剩系數，降低窯尾煙氣氧含量，從而降低并穩定窯尾廢氣中的NOX排放濃度。具體改造方案如下：
(1)原系統三次風管引出一旁路，將一部分三次風引入分解爐上部，以在分解爐錐部創造一個缺氧環境，使煤粉在缺氧條件下燃燒，利于錐部還原氣氛的生成。
(2)將分解爐煤粉分4點、上下2層喂入，在保證煤粉充分燃燒的同時，適當增加分解爐錐部的煤粉喂入比例，保證缺氧燃燒產生還原氣氛，以還原窯尾煙氣中大量的NOx。
(4)操作上，適當降低窯內通風量和喂煤量，增加三次風量和分解爐喂煤量，盡量降低窯內過剩空氣系數，減少NOx。生成量;降低高溫風機轉速，盡量減少系統用風，在保證減氮效率的同時可降低熟料燒成熱耗，降低系統阻力。
2 改造后運行調試情況
此系統改造耗時15d即投入運行調試，調試集中在原三次風擋板與新增三次風擋板開度的調整上。投運之初，我們將原三次風擋板開度由改前的60%降為30%，對新增三次風擋板開度控制為20%，其它操作參數基本不變。據此操作表現為窯內煅燒困難，窯電流偏低，窯內燒成溫度偏低，熟料持續不合格，質量難以控制。后經過研討和多次調整摸索，將原三次風擋板開度控制為20%，新增三次風擋板調整為15%，窯系統煅燒正常，窯工況穩定，質量合格，預熱器NOX顯著下降，改造前后的生產運行數據對比見表1。
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目前煅燒中存在的問題為：①燒成帶窯筒體溫度偏低，9.3m處最低165℃，16.3m處最高307 ℃，平均簡體溫度235℃。這說明主窯皮偏厚，長期煅燒會影響窯內通風，且厚窯皮吸收燒成熱會引起煤耗上升。②與改造前比較，系統用風偏大，預熱器系統O2含量偏大，還有操作調控的空間，系統NOx。濃度還能得到進一步的降低。根據調試操作參數變化趨勢及脫氮原理，筆者認為：
(1)原三次風擋板開度越小越好，新增三次風擋板開度越大越好，這樣有利用提高錐部還原區CO濃度，大量促成分解爐錐部形成還原氣氛，增強還原效果，進一步降低系統NOX濃度。
(2)系統用風可以逐步調整降低，高溫風機轉速減低到700r/min以下，更有利于契合改造設計原理。高溫風機轉速調整依據以預熱器02、CO含量(體積分數)分別控制在0.5%、0.03%為宜。
(3)為了提高分解爐錐部還原區CO濃度，增強還原效果，還可以嘗試將蝸殼處2路燃燒器用煤量加大，減小分解爐處二路燃燒器用煤量。
(4)根據系統NOX下降程度，要及時加大對窯尾和上升煙道結皮情況的檢查和清理頻次，保證系統通風順暢。
(5)在有條件的情況下，可將目前的燃燒器更換為多通道、低一次風的低氮燃燒器，以減少窯內NOx的產生，并穩定控制窯尾煙氣的氧含量，可以進一步降低NOX的生成量約5%~20%的效果。
3 結 語
十八大提出建設“美麗中國”的概念，因此對水泥等行業的環保要求是越來越嚴格。“世界水泥看中國，中國水泥看海螺”，作為水泥行業的排頭兵，海螺水泥一直非常重視脫硝工作。本次CDC預熱分解系統低氮分級燃燒技術的應用雖然時間短，已經取得了很好的降氮效果;但仍有待我們更深入的了解掌握其諸多特性，以便在生產操作時能夠更好地趨利避害，取得更好的效果。