6000t/d水泥窑脱硝一体化集成技术的开发与应用

技术简介

该技术以《水泥工业大气污染物排放标准》(GB4915--2013)为标准，降低6000t/d窑氮氧化物排放量，使之达到国家新排放标准要求。通过脱硝一体化集成技术开发和应用，主要包含应用低碳燃烧器、开发应用热碳还原分级燃烧技术、采用选择性非催化还原SNCR氨水脱硝，加强工艺过程各工艺参数与窑工况调整、还原剂、催化剂的剂量控制，使烟尘废气氮氧化物含量降至300mg/Nm3以下、脱硝率达到60%以上，达到低运行成本脱销的目的。

创新点

开发并应用热碳还原分级燃烧技术。对三次风管进行分风，对分解炉进行分级燃烧改造，然后在入窑生料中添加催化剂，采用SCC炉内热碳还原燃烧控制技术，来抑制燃料型NOx的生成，同时由于主燃区燃烧不完全，降低了热力型NOx的生成量。

(1)充分研究脱硝机理，结合生产实际情况，在水泥脱硝领域开发了SCC热碳还原炉内燃烧控制技术，走出了水泥窑脱硝传统方案SNCR和SCR技术。

(2)在分解炉内形成还原燃烧区，将原分解炉用煤(添加适当的催化改性材料)均匀喷射至该区域内，使其缺氧燃烧(空气过剩系数小于1)以便产生CO等还原性气体，与窑尾烟气中的NOx发生反应，将NOx还原成N2。

(3)煤粉在缺氧条件下燃烧，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。

(4)SCC热碳还原炉内燃烧控制技术与新型低氮节能型燃烧器配合使用，使脱硝效率得到有效提高。

(5)投资成本和运行成本低。相对于SNCR和SCR的投资成本和较高的运行维护成本，SCC投资成本非常低廉，仅需对分解炉系统进行分级改造和催化剂加装系统改造，相对于SNCRSCR的运行成本更有不可比拟的优势。

技术详情

立项时技术状况：公司6000t/d熟料生产线，于2007年7月投产，为合肥院设计，是使用半离线式PSMC分解炉的新型干法回转窑。自2007年投产以来，窑尾在线监测数据NOx浓度显示在650—750mg/m3之间。而水泥行业国家新标准《水泥工业大气污染物排放标准》GB4915-2013于2013年12月27日正式发布，要求2015年7月1日起NOx排放限值为400mg/m3，重点地区排放限值为320mg/Nm3。如果达不到排放标准，企业面临直接关停的命运，环保形势日益严峻。

为此，公司专门组织相关人员出去考察，然后根据公司技术状况进行多次专题分析，认为公司解决脱氮问题在SNCR氨水脱硝技术上完全行得通，可以达到国家要求的最新环保标准，但主要问题有两个：

1、氨水成本较高。按目前20%浓度氨水价格为700元/吨测算，我公司吨熟料氨水成本可达4.5元甚至更高。同时随着水泥企业均采用氨水脱硝之后，氨水成本会大幅上涨，以后熟料在脱硝方面成本会更高。

2、氨水烟气脱硝并不是解决污染之本，为权宜之计。氨水烟气脱硝水泥行业氨水脱硝为暂时之举，它加大加重了上游氨水生产企业的污染，实为污染转嫁之嫌，并非长久之计。国家新标准出台后，目前水泥行业脱硝全部靠氨水脱销才能达标，而全国水泥企业熟料产能超过22亿吨，一年水泥企业仅氨水就需要100亿吨以上，而氨水属于易挥发物品，在制氨过程中，化工企业造成大量污染;同时在运输、卸料过程中同样存在氨逃逸，造成大气污染;还加大了对农业用氨的竞争，实在为得不偿失。

结合脱硝技术的实际技术状况和公司的实际运营情况，在降本增效、节能减排的原则上对上述问题进行探讨，经过不断查阅资料，与环保相关人士探讨、到已做脱硝企业做相关考察，对脱硝改造形成以下共识：

(1)利用公司更换新燃烧器的契机更换新型低氮节能型燃烧器。

我公司原燃烧器为皮拉德公司皮拉德四代燃烧器，已达到使用后期，燃烧器端部发生磨损严重，火焰分叉，活力强度低，调节手段单一，且一次风量相对较大。在2012年到2013年曾两次扫窑砖。根据燃烧器使用情况，我公司决定更换国内某公司新型低氮节能燃烧器。

2014年元月，我公司把原有皮拉得燃烧器更换为新型低氮节能燃烧器。更换后每小时可直接少用16884m3冷空气，一次风用量由之前的9%降低至约6%，一次风量降低，提高了二次风用量，降低了煤耗，缩短了煤粉预热、挥发分析出和燃烧时间，减少了燃料型NOx的生成;同时由于高压力、高动量、大速差、强回流、低风量。富氧量少、避免窑内产生峰值高温，有效的降低了热力型NOx的生成。

更换后，NOx由之前的750mg/m3下降至600--650mg/m3，下降幅度大约在15%左右，但是如果在生料易烧性变好且幅度大或者窑况明显增强时，脱氮效果不明显。