6000t/d水泥窯脫硝一體化集成技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用

技術(shù)簡介

該技術(shù)以《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB4915--2013)為標(biāo)準(zhǔn)，降低6000t/d窯氮氧化物排放量，使之達(dá)到國家新排放標(biāo)準(zhǔn)要求。通過脫硝一體化集成技術(shù)開發(fā)和應(yīng)用，主要包含應(yīng)用低碳燃燒器、開發(fā)應(yīng)用熱碳還原分級(jí)燃燒技術(shù)、采用選擇性非催化還原SNCR氨水脫硝，加強(qiáng)工藝過程各工藝參數(shù)與窯工況調(diào)整、還原劑、催化劑的劑量控制，使煙塵廢氣氮氧化物含量降至300mg/Nm3以下、脫硝率達(dá)到60%以上，達(dá)到低運(yùn)行成本脫銷的目的。

創(chuàng)新點(diǎn)

開發(fā)并應(yīng)用熱碳還原分級(jí)燃燒技術(shù)。對(duì)三次風(fēng)管進(jìn)行分風(fēng)，對(duì)分解爐進(jìn)行分級(jí)燃燒改造，然后在入窯生料中添加催化劑，采用SCC爐內(nèi)熱碳還原燃燒控制技術(shù)，來抑制燃料型NOx的生成，同時(shí)由于主燃區(qū)燃燒不完全，降低了熱力型NOx的生成量。

(1)充分研究脫硝機(jī)理，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況，在水泥脫硝領(lǐng)域開發(fā)了SCC熱碳還原爐內(nèi)燃燒控制技術(shù)，走出了水泥窯脫硝傳統(tǒng)方案SNCR和SCR技術(shù)。

(2)在分解爐內(nèi)形成還原燃燒區(qū)，將原分解爐用煤(添加適當(dāng)?shù)拇呋男圆牧?均勻噴射至該區(qū)域內(nèi)，使其缺氧燃燒(空氣過剩系數(shù)小于1)以便產(chǎn)生CO等還原性氣體，與窯尾煙氣中的NOx發(fā)生反應(yīng)，將NOx還原成N2。

(3)煤粉在缺氧條件下燃燒，抑制了自身燃料型NOx產(chǎn)生，從而實(shí)現(xiàn)水泥生產(chǎn)過程中的NOx減排。

(4)SCC熱碳還原爐內(nèi)燃燒控制技術(shù)與新型低氮節(jié)能型燃燒器配合使用，使脫硝效率得到有效提高。

(5)投資成本和運(yùn)行成本低。相對(duì)于SNCR和SCR的投資成本和較高的運(yùn)行維護(hù)成本，SCC投資成本非常低廉，僅需對(duì)分解爐系統(tǒng)進(jìn)行分級(jí)改造和催化劑加裝系統(tǒng)改造，相對(duì)于SNCRSCR的運(yùn)行成本更有不可比擬的優(yōu)勢。

技術(shù)詳情

立項(xiàng)時(shí)技術(shù)狀況：公司6000t/d熟料生產(chǎn)線，于2007年7月投產(chǎn)，為合肥院設(shè)計(jì)，是使用半離線式PSMC分解爐的新型干法回轉(zhuǎn)窯。自2007年投產(chǎn)以來，窯尾在線監(jiān)測數(shù)據(jù)NOx濃度顯示在650—750mg/m3之間。而水泥行業(yè)國家新標(biāo)準(zhǔn)《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB4915-2013于2013年12月27日正式發(fā)布，要求2015年7月1日起NOx排放限值為400mg/m3，重點(diǎn)地區(qū)排放限值為320mg/Nm3。如果達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)，企業(yè)面臨直接關(guān)停的命運(yùn)，環(huán)保形勢日益嚴(yán)峻。

為此，公司專門組織相關(guān)人員出去考察，然后根據(jù)公司技術(shù)狀況進(jìn)行多次專題分析，認(rèn)為公司解決脫氮問題在SNCR氨水脫硝技術(shù)上完全行得通，可以達(dá)到國家要求的最新環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，但主要問題有兩個(gè)：

1、氨水成本較高。按目前20%濃度氨水價(jià)格為700元/噸測算，我公司噸熟料氨水成本可達(dá)4.5元甚至更高。同時(shí)隨著水泥企業(yè)均采用氨水脫硝之后，氨水成本會(huì)大幅上漲，以后熟料在脫硝方面成本會(huì)更高。

2、氨水煙氣脫硝并不是解決污染之本，為權(quán)宜之計(jì)。氨水煙氣脫硝水泥行業(yè)氨水脫硝為暫時(shí)之舉，它加大加重了上游氨水生產(chǎn)企業(yè)的污染，實(shí)為污染轉(zhuǎn)嫁之嫌，并非長久之計(jì)。國家新標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)后，目前水泥行業(yè)脫硝全部靠氨水脫銷才能達(dá)標(biāo)，而全國水泥企業(yè)熟料產(chǎn)能超過22億噸，一年水泥企業(yè)僅氨水就需要100億噸以上，而氨水屬于易揮發(fā)物品，在制氨過程中，化工企業(yè)造成大量污染;同時(shí)在運(yùn)輸、卸料過程中同樣存在氨逃逸，造成大氣污染;還加大了對(duì)農(nóng)業(yè)用氨的競爭，實(shí)在為得不償失。

結(jié)合脫硝技術(shù)的實(shí)際技術(shù)狀況和公司的實(shí)際運(yùn)營情況，在降本增效、節(jié)能減排的原則上對(duì)上述問題進(jìn)行探討，經(jīng)過不斷查閱資料，與環(huán)保相關(guān)人士探討、到已做脫硝企業(yè)做相關(guān)考察，對(duì)脫硝改造形成以下共識(shí)：

(1)利用公司更換新燃燒器的契機(jī)更換新型低氮節(jié)能型燃燒器。

我公司原燃燒器為皮拉德公司皮拉德四代燃燒器，已達(dá)到使用后期，燃燒器端部發(fā)生磨損嚴(yán)重，火焰分叉，活力強(qiáng)度低，調(diào)節(jié)手段單一，且一次風(fēng)量相對(duì)較大。在2012年到2013年曾兩次掃窯磚。根據(jù)燃燒器使用情況，我公司決定更換國內(nèi)某公司新型低氮節(jié)能燃燒器。

2014年元月，我公司把原有皮拉得燃燒器更換為新型低氮節(jié)能燃燒器。更換后每小時(shí)可直接少用16884m3冷空氣，一次風(fēng)用量由之前的9%降低至約6%，一次風(fēng)量降低，提高了二次風(fēng)用量，降低了煤耗，縮短了煤粉預(yù)熱、揮發(fā)分析出和燃燒時(shí)間，減少了燃料型NOx的生成;同時(shí)由于高壓力、高動(dòng)量、大速差、強(qiáng)回流、低風(fēng)量。富氧量少、避免窯內(nèi)產(chǎn)生峰值高溫，有效的降低了熱力型NOx的生成。

更換后，NOx由之前的750mg/m3下降至600--650mg/m3，下降幅度大約在15%左右，但是如果在生料易燒性變好且幅度大或者窯況明顯增強(qiáng)時(shí)，脫氮效果不明顯。