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烟气脱硝窑尾烧成系统的原理.docVIP

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烟气脱硝窑尾烧成系统的原理

随着环境保护工作形势的日益严峻,NOx作为重点管控指标之一,新型干法水泥窑内的烧结温度高,过剩空气量大、NOx排放浓度高且灰量大使其脱硝工程面临着艰巨的挑战。目前用于水泥窑炉NOx排放的控制技术大多采用选择性非催化还原技术SNCR。但SNCR技术脱氮效率低,日常投入费用太高,增加熟料生产成本。河南汇金公司研发的烟气脱硝窑尾烧成系统采用分解炉高强还原燃烧控制技术,对现有新型干法回转窑窑尾烧成系统进行技术改造,可实现脱硝效率在60%以上,可实现氮氧化物控制在320mg/m3以内,氨水用量控制在170kg/h左右。烟气脱硝窑尾烧成系统技术改造后可年节约氨水用量。

一、烟气脱硝窑尾烧成系统技术原理

1、烟气脱硝窑尾烧成系统技术原理

烟气脱硝窑尾烧成系统采用分解炉高强还原燃烧控制技术和窑头窑尾用煤量优化控制技术,使煤粉在分解炉内全部分解,形成大量的CO、CHi、H2、HCN(氰化氢)和固定碳等还原剂,将窑内产生的热力型NOx强力还原成N2。从而大幅度减少窑尾烟气的NOx含量,达到脱硝的目的,脱硝效率可达到60%以上。

烟气脱硝窑尾烧成系统主要技术原理如下:

2、分解炉高强还原脱硝

烟气脱硝窑尾烧成系统与现行的“分级燃烧”技术不同,本技术将水泥熟料煅烧系统看成一个系统整体性的“大分级燃烧”,即由窑头高温煅烧用煤构成主燃烧,形成NOx,窑尾分解用煤构成再燃烧,可强力消除NOx。

烟气脱硝窑尾烧成系统的全部窑尾用煤构成一个高强还原区,将窑头高温煅烧形成的热力型NOx高效还原。

根据这一原理设计出的烟气脱硝窑尾烧成系统无分风、分煤工艺,一方面将氮氧化物在燃烧过程中还原脱出,另一方面可将入窑物料在不结皮堵塞的条件下提高分解率和温度,形成分解炉高强还原燃烧控制技术。

如下图1所示烟气脱硝窑尾烧成系统改造前示意图:

图1烟气脱硝窑尾烧成系统技术改造前示意图

如下图2所示烟气脱硝窑尾烧成系统改造后示意图:

图2烟气脱硝窑尾烧成系统技术改造后示意图

3、窑头窑尾用煤优化控制

烟气脱硝窑尾烧成系统调整合适的头尾煤用量比例,适当减低头煤用量;在降低头煤的同时,保证窑煅烧的正常进行,煤耗下降;增加分解炉用煤比例的同时,保证不过烧,预热器分解炉不结皮堵塞,同时达到强化煅烧的目的。

热理论计算表明,当物料完全分解,且温度在1100℃以上时,后续的固相反应带的放热量(约434.33kJ/kg熟料)基本可提供物料自身加热至1400℃,且完成C3S的合成和物料部分熔融等熟料最终形成所需的几乎全部热量(约463.6kJ/kg熟料)而无需额外供热。

回转窑用煤的作用主要有两个:

一是提供热生料残余CaCO3分解所需的热量。

二是提供对窑筒体散热损失的补偿热量。

在这一过程中实际上只有43KJ的热量需要做功。到1100℃的时候我们需要417KJ的热量,后面五分之四的窑需要的热量才43KJ。

根据熟料合成热的这一特点,回转窑内所需传热量可大幅减少,窑头用煤与窑尾分解炉用煤比例可发生变化,窑头用煤量会适当降低。

4、工艺方案流程图

如图3所示为烟气脱硝工艺方案流程图

分煤器

分煤器

窑尾用煤

三次风管技改

低氧还原区

旋流扩散型燃烧器

三次风管

四级下料管技改

SNCR还原脱硝

氨水喷射系统

图3烟气脱硝工艺方案流程图

二、烟气脱硝窑尾烧成系统改造技改要求

1、产量指标要求:每日产量2760吨熟料以上的要求。

2、熟料强度指标要求:熟料强度不低于现有熟料强度指标。

3、氨水用量指标要求:现有控制指标下氨水用量降低60%以上。

三、烟气脱硝窑尾烧成系统技改方案

烟气脱硝窑尾烧成系统技术改造为一窑一设计,根据我公司熟料生产线的窑尾风机管道配置和窑尾图纸(包含分解炉三次风管、锥体、上升烟道),实际运行参数,煤粉、生料、熟料化学全分析,现行的SNCR控制数据(包含氨水浓度、用量,及NOx排放指标),烟气脱硝窑尾烧成系统主要技改方案如下:

1、窑尾燃烧器技术方案

(1)窑尾送煤风机:

窑尾送煤风机不变,采用变频调节减少入分解炉冷风量。一方面可以节约熟料煤耗,同时冷风量的减少使氧气的带入量降低,有利于还原区的创建。具体使用运行参数:流量:40m3/min;压力:25-30kpa;功率:55kw。

注:现有窑尾送煤风机参数:流量:75m3/min;压力:68.6kpa;功率:132kw。

(2)窑尾送煤管道

窑尾送煤主路管道由原来的ф245改为ф194*8(内径ф178),一分二路送煤管道改为ф146(内径ф130)。此项改造针对实际尾煤送煤量,经严格计算确定送煤管道的规格,以期获得最佳的气固比,并对送煤管道路径进行优化,稳定送煤气流,保证送煤量的均匀稳定,有利于分解炉温度环境的稳定,可获得均匀稳定的NOx还原区。

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