分级燃烧技术改造分析.docx

1分级燃烧原理

煤燃烧过程中产生的NOx主要为热力型NOx、燃料型NOx以及快速型NOx。分解炉内总体温度较低，主要考虑燃料型NOx的生成及其转化规律。

分级燃烧技术是在分解炉锥部空间建立脱硝还原燃烧区，形成缺氧燃烧环境以便产生CO、CH4、H2、HCN等还原剂。这些还原剂与窑尾烟气中的NOx发生反应，将NOx还原成N2等无污染的惰性气体。此外，分解炉中的煤粉在缺氧条件下燃烧，也抑制了自身燃烧型NOx的产生，从而抑制水泥生产过程中NOx的产生。

2分级燃烧改造方案

2.1三次风管改造

受预热器斜撑干涉和分解炉支撑平台裙支座影响，三次风管入涡流室前段抬高约1.4m，进预热器塔架后再斜向上抬高约1.3m进涡流室，涡流室壳体相应上移2.7m，直筒部分增加2.7m高度，同时割除分解炉锥部上方至预热器2L平台2.7m高直筒；三次风管分风至分解炉中部缩口下方3m左右，采用Φ2m的风管，增加一台分风闸板阀，分解炉改为固碳脱硝区（新增还原区）和燃尽区2个区，同时增大还原区炉容，增加气体在还原区停留时间。三次风管技改示意见图1。

图1三次风管改造

2.2C4下料管改造

将原C4下料管分成两路，一路进涡流室进风口上端，一路进涡流室锥部，使生料能进入还原区，利用生料分料控制炉内温度，改造示意见图2。

图2C4下料管改造

2.3燃烧器改造

燃烧器改造示意见图3。原燃烧器分两层四路进涡流室，一层至涡流室蜗壳顶部，一层进涡流室锥部。现取消涡流室锥部燃烧器，保留上部燃烧器，新增两层四路燃烧器至涡流室锥体底部，即涡流室至烟室膨胀节直段处，同时四根燃烧器水平面360°均布，煤粉以30m/s左右的速度喷射进入炉体，延长化学反应时间，保证煤粉在贫氧环境下燃烧形成还原气氛，还原NOx。

图3燃烧器改造

3计算模拟对比

通过计算分析，在熟料产量3?800t/d不变情况下，气化还原区由68.44m3扩大到141m3，相应的气体停留时间由0.68s增至1.41s。改造前分解炉只有一个燃尽区，炉容为1?296m3，气体停留时间5.09s；改造后分为2个区，固碳脱硝区炉容202m3，气体停留时间0.79s，燃尽区炉容1?023m3，气体停留时间4.02s，相比改造前炉容减少71m3，燃尽区停留时间虽减少1.07s，但是分解炉中部有缩口，而且三次风旋切入炉，实际气体停留时间会稍长，能满足煤粉的充分燃烧。后续可根据实际情况再抬高鹅颈管增加燃尽区炉容。具体计算模拟结果见图4。

改造前

改造后

图4计算对比

4改造效果

该公司在2022年初大修期间按照上述方案对系统进行分级燃烧改造，总用时30d，总成本约650万元。在同等产量下，改造后NOx排放浓度可控制在100mg/Nm3以内（86mg/m3左右），相比改造前大幅下降；同时氨水消耗量可控制在4kg/t，相比改造前下降40%。今年5月采用本公司自主研发的精准SNCR控制系统，氨水消耗量降至3.5kg/t以内。通过分风试验，当分风闸阀开度在20%左右时效果最佳，分风再多无明显变化。经核算烟室缩口结皮相比改造前稍有增多，生产时应关注。氨水成本按照600元/t计算，生产时间按300d计算，一年可节约成本212万元左右。

通过此次分级燃烧改造，既满足了超低排放要求，又降低了氨水使用成本，达到了技改目标。