分级燃烧技术的研究和应用

关注:68发表时间:2017-04-10 00:00:00

分级燃烧技术的研究和应用

原创 2017-04-10 刘振海  水泥

我公司2 500 t/d生产线采用单系列5级旋风预热器、Φ5.1 m×30 m管道式分解炉,于201412月新上SNCR脱硝系统,NOx排放值控制在400 mg/Nm3以下,氨水使用量在500 kg/h,由于大量的冷风和氨水喷入分解炉,热耗增加约2~3 kgce/tcl,系统受到影响,熟料生产成本增加较多。为了降低能耗,减少氨水使用量,公司采用分级燃烧技术来降低NOx。经过改造调试,运行3个月减排效果良好,在不喷氨水的情况下,NOx排放降低50%~60%,使用少量氨水或有时停用氨水NOx排放浓度可以降至300 mg/Nm3以下,系统运行稳定。

1 分级燃烧技术的优势

  1)与工艺操作相结合,降低并还原窑内产生的热力型NOx,抑制燃料型NOx的生成,可从源头有效降低NOx的产生。

  2)对生产线的正常生产运行和水泥熟料产质量无不利影响。

  3)降低氨水用量或者停用氨水,减少生产运行成本。

  4)工艺技术改造后,使运行参数得以优化,系统运行质量和稳定性得到提升,并有一定的节能效果,系统无额外运行成本。

2 技改方案设计理念

  1)采用分级燃烧技术降低NOx生成量,同时优化分解炉的性能和效果。

  2)对分解炉结构局部进行优化,使分解炉内的气体流场和温度场更加均匀、稳定、合理,提高分解炉性能。

  3)在分解炉的合适部位分别配置变流场分解炉燃烧器复合流场分解炉燃烧器,改善分解炉内煤粉混合、燃烧状态,保证煤粉的充分燃烧,提高分解炉的能力,降低系统用煤量。变流场分解炉燃烧器内筒距可以调整,并配有外风可以根据燃烧情况进行调整;复合流场分解炉燃烧器的内筒固定配有净风管。

  4)配合分级燃烧系统技术原理,采用精准平衡操作技术,在运行中三次风管的阀门开度达到100%,在提高分解炉性能的情况下,保证分级燃烧的效果。

3 改造方案

  将预热器锁风阀更换为微动型锁风阀,该阀锁风效果更好,可降低预热器旋风筒之间的内漏风,提高分离效率,降低热耗。对预热器下料管撒料箱进行改造,提高生料的分散度。将窑头煤粉燃烧器更换为低氮型燃烧器,降低一次风的用量。对篦冷机固定床进行技术改造,降低熟料流动速度,增加二次风温,提高熟料急冷效果,降低出篦冷机熟料温度。对入分解炉生料下料点和平台进行改造,撒料台距喷煤管1~1.5 m,提高生料粉的分散度。对三次风入分解炉管道位置和锥体尺寸进行改造,建立还原区(三次风管改造后抬高1 500 mm,分解炉柱体高度增加50 mm)。将分解炉煤粉由单层的两个入炉点改造为上下两层,每层两个喂煤点。窑尾预热器系统改造后情况见表1,分解炉的改造方案见图11 窑尾预热器改造后参数

 

 

4 调试过程

  调试初期,首先将窑头燃烧器位置定位在窑中心线零点上面50 mm处,三次风闸阀开度由原来的30%提升至全开,分解炉上下两层燃烧器用煤比例为46,角度30°,同层两根燃烧器的用煤比例55,投料量逐渐加至额定产量。

  运行中现场巡检发现分解炉锥部有烧红现象,窑皮由16 m缩短到14 m,窑皮脱落频繁,烧成带窑皮厚度不够、不均匀、不结实。这样一来系统稍有波动,熟料质量就不稳定,长期运行导致窑的耐火砖脱落。改进措施:在配料方面,要想提高窑皮的质量,首先要调整熟料的配料,配料方案的基本原则是,KH控制在0.90~0.91SM控制在2.5~2.6IM控制在1.5~1.6;窑速由3.6 r/min提高到3.9 r/min,实现薄料快烧;分解炉上燃烧器角度(与分解炉轴心线)45°调整到30°,三次风阀开度由60%调整到100%,二次风温控制在   (1175±25) ℃,二次风压力控制在0~-50 Pa,分解炉锥体下两根燃烧器的角度由45°调整到30°;上下两层燃烧器用煤比例由1号∶2号∶3号∶4=20%20%30%30%调整为1号∶2号∶3号∶4=10%10%40%40%,窑头燃烧器内外风比例由35%65%调整为40%60%,窑头用煤量由6.1 t/h调整为5.2~5.4 t/h,分解炉用煤量由11.4 t/h调整到10.6~10.8 t/h(在同样煤质的情况下),窑内空气过剩系数控制在1.05,废气中O2浓度控制在2.0%~2.5%。经过一个月的调整,窑系统运转正常,窑尾烟室、分解炉常年不结皮,窑产量稳定在3000 t/d,吨熟料标煤耗由112.85 kg下降到110.71 kgNOx下降30%~40%

5 经济效益

  改造后运行指标:改造后NOx排放浓度由950~1000 mg/Nm3下降到400~500 mg/Nm3,降幅52.63%;改造后吨熟料氨水用量由4.1 kg下降到1.1 kg,降幅73.2%;因氨水的使用量减少,使熟料热耗也下降,节能减排明显。

6 结束语

 

20154月分级燃烧技术改造投入运行后,脱硝效率可达到60%,窑用煤量比改造前下降2%~3%,熟料产质量得到很大程度的提高,窑熟料日产量稳定在2950 t/d以上,熟料28 d抗压强度在58 MPa以上。窑系统技术操作参数的设定比较重要,操作人员要学习领会改造思想理念,适应改造后的精细化操作要求。分级燃烧技术是一项无需运行成本的脱硝技术,也是水泥行业节能减排降低NOx的一项技术创新,在改造的过程中还存在很多问题,还有提高效益的空间,需进一步探讨和摸索。

作者:刘振海

作者单位:山东联合王晁水泥有限公司

文章摘自《水泥》杂志2017年第2


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