某公司2號(hào)窯于2011年1月投產(chǎn)運(yùn)行，配置五級(jí)雙系列預(yù)熱器和在線型分解爐。公司為滿足環(huán)保要求，降低NOx排放濃度，相繼進(jìn)行了分解爐分級(jí)燃燒改造以及采用了SNCR脫硝系統(tǒng)，氨水噴槍布置在分解爐鵝頸管出口位置，氨水濃度為20％。

我們對(duì)分解爐進(jìn)行分級(jí)燃燒改造后，窯尾煙囪的氮氧化物排放濃度下降比較明顯，但仍然不能滿足NOx排放濃度低于260mg／m3的河北省環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，僅僅依靠分級(jí)燃燒還不夠，必須噴人氨水才能達(dá)標(biāo)。SNCR脫硝系統(tǒng)剛投入運(yùn)行時(shí)氨水用量較大，噸熟料氨水耗用量高達(dá)5kg。因此，研究怎樣降低氨水用量對(duì)公司非常急迫。本文就公司2號(hào)窯降低脫硝成本的措施及心得進(jìn)行介紹。

1、2號(hào)窯采用的NOx減排技術(shù)

目前分級(jí)燃燒、SNCR、SCR等NOx減排技術(shù)較為成熟的技術(shù)，公司采用了前兩項(xiàng)。

SNCR是一種選擇性非催化還原脫硝技術(shù)，不使用催化劑，在爐膛內(nèi)適宜溫度處噴人氨基還原劑，與廢氣中有害的NOx反應(yīng)生成無害N₂O和H₂0，從而去除煙氣中的氮氧化物。由于沒有催化劑，脫硝還原反應(yīng)的溫度比較高，并有一定的反應(yīng)溫度區(qū)間，反應(yīng)的窗口溫度為850～1000℃。在該溫度區(qū)間內(nèi)，氨選擇性地還原煙氣中的NOx，主要反應(yīng)為NH₃+NOx→N₂+H₂O。當(dāng)溫度過高，超過反應(yīng)溫度窗口時(shí)，氨就會(huì)被氧化成NOx：NH₃+O₂→NOx+H₂O

SNCR系統(tǒng)主要由還原劑儲(chǔ)存和輸送、計(jì)量、噴射及霧化等組成，見圖1。

分級(jí)燃燒技術(shù)分為燃料分級(jí)燃燒和空氣分級(jí)燃燒，公司采用了分解爐燃料分級(jí)燃燒技術(shù)，主要是利用分級(jí)燃燒的方法在水泥窯分解爐的錐部形成一種缺氧燃燒的環(huán)境，產(chǎn)生一個(gè)局部的一氧化碳還原區(qū)域，以利用其產(chǎn)生的CO、H₂等還原劑和水泥窯煙氣中的氮氧化物發(fā)生還原反應(yīng)，把氮氧化物還原成無污染的氮?dú)狻?

2、降低氨水用量的幾點(diǎn)措施

為降低氨水用量，降低脫硝成本，我們采取了以下多項(xiàng)措施。

（1）降低窯頭煤使用量，改善過燒情況，降低窯尾溫度。在摻雜著黃塊的情況下熟料仍能合格甚至過燒，可見熟料的過燒程度是相當(dāng)嚴(yán)重的，窯頭煤有很大的下降空間，因此決定將頭煤由11 t／h降低至10.5 t／h。頭煤用量降低后，窯臺(tái)時(shí)未受到影響，窯電流由900A以上降低至700A左右，熟料外觀得到好轉(zhuǎn)，黃塊減少。

（2）降低分解爐溫度，降低分解率，減少預(yù)熱器結(jié)皮，降低窯尾溫度。分解爐出口溫度由895℃降至875℃，入窯生料分解率由原來的95％以上降低到92％左右，仍能滿足要求。

（3）降低高溫風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。高溫風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)?00dmin降到780r／min，在保證煤粉充分燃燒的情況下降低窯尾氧氣含量，增加分解爐錐體的還原氣氛。

（4）對(duì)氨水噴槍霧化情況進(jìn)行逐步排查：定期檢查確定噴槍噴頭有無堵塞；氨水噴槍運(yùn)行一段時(shí)間后，噴槍所在管道周圍就會(huì)出現(xiàn)結(jié)皮，除了及時(shí)清理結(jié)皮外，還要根據(jù)每根噴槍周圍的結(jié)皮厚度對(duì)噴槍插入的深度做相應(yīng)調(diào)整；對(duì)每根噴槍的壓縮空氣壓力進(jìn)行調(diào)整，確保霧化效果良好，目前壓力維持在3～4bar。

（5）調(diào)整三次風(fēng)閥開度：在滿足窯內(nèi)燃燒的情況下，盡量降低窯內(nèi)通風(fēng)，加大窯尾煙室及分解爐錐體的還原區(qū)域，經(jīng)過多次開關(guān)嘗試，最終確定擋板開度由原來的30％調(diào)至40％左右時(shí)氨水用量較少。

（6）降低熟料硅酸率，由2.65降低至2.50，液相量增加，對(duì)熟料的易燒性和操作有利，減少了飛砂現(xiàn)象，避免了強(qiáng)制煅燒，降低了NOx的產(chǎn)生。

經(jīng)過以上多項(xiàng)措施的實(shí)施，氨水用量有大幅下降，經(jīng)過調(diào)整后，噸熟料氨水用量降至3.2kg，對(duì)降低脫硝成本、降低排污量起到了積極作用。

3、結(jié)束語(yǔ)

（1）充分利用分級(jí)燃燒，充分發(fā)揮分級(jí)燃燒的作用，調(diào)整措施中三次風(fēng)擋板起著至關(guān)重要的作用，這在第二次調(diào)整后大幅降低氨水用量就可以證明。合理的開度既能保證窯頭煤粉的充分燃燒，又能保證窯內(nèi)產(chǎn)生的NOx在接觸氨水之前被部分還原，從而達(dá)到降低氨水消耗的目的。

（2）控制合理的分解爐溫度，每條窯的分解爐溫度測(cè)點(diǎn)及氨水噴槍的位置不一樣，溫度控制也不一樣，中控操作手法影響很大。通過閱讀有關(guān)書籍，知道脫硝效率與溫度有關(guān)系，但不是直線關(guān)系，其最佳反應(yīng)窗口溫度是950℃。但在水泥窯實(shí)際應(yīng)用中，分解爐溫度一般不會(huì)控制到950℃的高溫，如溫度控制過高，接近950℃時(shí)氨水用量反而會(huì)增加，說明此溫度下NOx的產(chǎn)生量大于被還原量。由此分析，實(shí)驗(yàn)中的反應(yīng)效率溫度不能直接搬到實(shí)際生產(chǎn)中，兩者測(cè)得的溫度使用的工具或受干擾程度不一樣，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可作為參考。故此，公司分解爐溫度控制在875℃時(shí)，氨水用量較少。

公司在降低氨水用量上的實(shí)踐證明，優(yōu)先在前端采取預(yù)防和減少NOx的產(chǎn)生，是減少NOx還原劑用量的最有效的方法。筆者呼吁，加快水泥工業(yè)NOx前端控制技術(shù)的研發(fā)和推廣，會(huì)對(duì)企業(yè)帶來立竿見影的經(jīng)濟(jì)效果。

來源：《冀東水泥灤縣有限責(zé)任公司》

作者：魏紅旗、馮浩、張海英

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