浅论水泥窑烟气降氮脱硝技术

结合预分解窑水泥熟料生产线的工艺特点和NOx的排放现状以及《水泥企业污染物排放标准》要求,水泥企业要么从煅烧工艺出发减少NOx的产生或还原NOx,要么外设装置还原NOx。老线改造的脱硝方案为分级燃烧+SNCR法或者ERD高效再燃脱硝技术,此两种方法脱硝效率应该不低于70%。从理论上讲,新建生产线选用任何方案都是可行的,可以采用先进的设计工艺(如采用两级分解预烧工艺和高固气比悬浮预热分解技术)、先进的脱硝设备(如采用低氮燃烧器和采用低氮分解炉)以及多种脱硝方法(如采用分级燃烧、RTO-SCR法、SNCR+OA法和SNCR+SCR法等)等相结合,使氮氧化物达标排放。     

浅谈先进烧成系统的技术特征和性能

热耗、熟料质量和易磨性、电耗、排放烟气中NO_x、SO_2等有害成分等指标是衡量预分解窑系统先进与否的指标。实际生产中这些指标均达到较高的水平不容易做到。实践证明,采用分解炉再循环技术、分解炉分级燃烧技术、低氮燃烧器、篦冷机纵向控制流固定床技术,配套采用一些辅助技术,即"水泥熟料节能低氮烧成技术"的烧成系统,是达到全面先进的途径之一。     

水泥企业脱硝减排SNCR工艺

SNCR比较经济的脱硝效率是在55%以下,如控制SNCR脱硝效率达到60%甚至更高的脱硝效率,SNCR运行投入成本会大幅度增加,因此水泥企业烟气脱硝片面追求SNCR脱硝效率只会大幅增加脱硝成本和二次污染,选择基本措施(采用优化窑和分解炉的燃烧制度、空气分级燃烧、燃料分级燃烧和低氮燃烧器等方法降低煤粉燃烧过程中NOx的生成量)+选择性非催化还原技术才能保证在NOx的排放浓度减少最经济。源头消减才能更经济更好地满足《水泥工业大气污染物排放标准》(GB4915-2013)规定的大气污染物特别排放限值要求。     

低氮燃烧技术的应用

介绍了低氮燃烧技术在我公司的应用实践,采用低氮节能燃烧器、窑尾分级燃烧及SNCR脱氮技术,窑尾分级燃烧采用了脱硝专用分解炉燃烧器,改造后在保证熟料产量、热耗及质量的前提下,NO_x排放量由320 mg/Nm^3降至130 mg/Nm^3。     

水泥窑烟气脱硝烧成系统的改造

介绍了水泥窑烟气脱硝窑头和窑尾烧成系统改造的技术原理和改造方案,探讨采用窑头低氮煤粉燃烧技术可实现降低回转窑内热力型NOx产生量,采用窑尾分解炉还原燃烧控制技术可实现将回转窑内产生的热力型NOx还原,大大降低了整个系统NOx产生量。实践表明,窑头低氮煤粉燃烧技术和分解炉高强还原燃烧控制技术可实现脱硝效率60%以上,大大减少NOx排放总量,降低了氨水用量和脱硝成本。     

水泥窑烟气脱硝烧成系统的改造

介绍了水泥窑烟气脱硝窑头和窑尾烧成系统改造的技术原理和改造方案,探讨采用窑头低氮煤粉燃烧技术可实现降低回转窑内热力型NOx产生量,采用窑尾分解炉还原燃烧控制技术可实现将回转窑内产生的热力型NOx还原,大大降低了整个系统NOx产生量。实践表明,窑头低氮煤粉燃烧技术和分解炉高强还原燃烧控制技术可实现脱硝效率60%以上,大大减少NOx排放总量,降低了氨水用量和脱硝成本。     

分级燃烧技术实现NOx超低排放的应用实践

本文介绍了降低NOx排放浓度的分级燃烧技术——分解炉梯度燃烧自脱硝技术原理,并结合其在5?000 t/d生产线上的技术改造、调试及生产运行情况,阐述了应用分解炉梯度燃烧自脱硝的分级燃烧技术,可在不影响窑系统产质量、煤耗的前提下,较大幅度地降低氨水消耗,并与SNCR系统组合脱硝确保实现NOx≤100 mg/Nm3的超低排放要求。     

燃烧无烟煤水泥熟料生产线高效SNCR应用实例

T水泥厂100%燃烧无烟煤,自脱硝效果差,NOx初始排放浓度偏高,分解炉出口CO浓度较高,SNCR脱硝效率低。采取在分解炉炉膛的不同高度安装新型氨水喷射器,将氨水雾滴喷入烟气,加速氨水与NOx的混合;建立智能控制模型,动态调整烧成系统不同温度区间的喷氨量,降低喷氨总量;测试不同层喷枪脱硝效果,确定C6进出口为喷枪脱硝最佳喷射点等措施进行了改造,改造后,T水泥厂高效SNCR脱硝效率可达75%。对比了燃烧无烟煤和烟煤的脱硝效率,若将燃烧无烟煤调整为燃烧烟煤,则T水泥厂脱硝效率可进一步提升。     

12 000t/d熟料生产线NOx超低排放工业实践探究

目前水泥窑传统脱硝管控技术SNCR在氮氧化物（NOx） 200mg/Nm3以上有很好的经济适用性,若降至100mg/Nm3以下,氨水消耗量和氨逃逸显著上升。因此,为减少氨水用量,进一步提高SNCR脱硝效率,我公司某12?000t/d熟料生产线积极采取分级燃烧、脱硝喷射系统改造、氨水喷枪分布测试,并优化窑和分解炉燃烧制度,努力降低氨水消耗。     

烧成系统氮氧化物超低排放改造实践

以“前端控制氮氧化物产生量”为主的技术路线对烧成系统进行改造:将原双路三次风管改为单路侧旋进风并上移入分解炉位置;拆除原分解炉燃烧器,在锥体缩口上方布置两套无外风节能型强旋流燃烧装置;改进下料方式;重新布置窑尾煤粉输送管道和加长、加粗原鹅颈管。改造后,配合SNCR脱硝系统优化工艺参数,加强工艺管控,实现氮氧化物排放小于50mg/m³,氨水用量由吨熟料5.94kg降至2.85 kg.     

煤粉燃烧过程强化脱硝技术研究

为进一步提高炉内燃烧过程的脱硝效率,尤其是解决燃用挥发分低的贫煤和无烟煤时炉内NO_x排放浓度高的问题,基于高温燃尽区喷氨还原NO机理,提出了多级燃尽风布置区的高温强化还原区喷氨脱硝技术——多级强化还原煤粉燃烧技术(MERC)。借助50 kW下行燃烧炉,开展了氨氮比(RNSR)、还原剂与烟气混合程度、还原剂载气等关键技术参数对脱硝效率的影响,同时开展了MERC和SNCR对比试验研究,并进行了MERC技术的工程应用试验。结果表明:采用双支喷枪对喷能提高还原剂与炉内烟气的混合程度,双支喷枪对喷使脱硝效率从单支喷枪的45%提高到70%;空气作为载气,氨氮比超过1. 2时,NO浓度在500～700 mg/Nm~3,随着氨氮比增加,NO_x浓度先升后降;烟气作为载气时NO_x浓度大幅降低,仅为100 mg/Nm~3左右,因此还原剂的载气中含氧量越低,越有利于增强高温中喷氨还原NO的效果,还原剂载气需尽可能降低氧含量或采用无氧媒介。通过对比SNCR和MERC试验结果发现,氨氮比小于2时,常规SNCR的NH3耗量高于MERC;氨氮比超过2. 5后,NH3同NO的反应趋于饱和,过量的NH3同SO_2发生反应生成(NH4)2SO3和NH4HSO3,这是工程上出现SNCR过量喷尿素后造成空气预热器堵塞的原因。对某电厂125 MW燃煤锅炉进行低氮改造,由于该电厂1、2号锅炉燃用无烟煤+贫煤+烟煤的混煤,2015年低氮燃烧系统改造后一直存在锅炉出口NO_x浓度不稳定的情况,尾部脱硝装置入口最低在500 mg/m~3以下,最高为1 200 mg/m~3。为确保改造达到超低NO_x排放目标值,在原有燃烧优化试验+SNCR改造+SCR优化提效的设计方案的基础上增加了燃尽风前的尿素喷枪。结果表明:炉内脱硝效率高于65%,结合锅炉尾部SCR装置能实现烟囱位置NO_x浓度不高于30 mg/m~3的超低排放,达到了预期效果。     

SNCR/烟气再循环协同脱硝技术研究

短期内煤炭作为我国主要能源的现状不会改变。由于煤燃烧会释放大量NO_x,造成严重的环境污染,因此煤炭燃烧过程中的NO_x控制至关重要。链条锅炉作为我国工业应用最为广泛的燃煤锅炉之一,是降低NO_x排放的重点对象,尤其在新实施的GB 13271—2014《锅炉大气污染物排放标准》中规定重点地区锅炉NO_x排放值不得高于200 mg/m~3后,链条炉低氮燃烧和NO_x脱除技术受到广泛关注。为降低链条锅炉NO_x排放,满足国家环保要求的同时,降低企业运行维护成本,提高企业经济效益,以西安高新区某供热站4×75 t/h链条锅炉为研究对象,进行烟气再循环与SNCR耦合低氮燃烧NO_x脱除技术改造研究。研究了SNCR与烟气再循环耦合低氮燃烧系统参数,如烟气再循环率,再循环烟气一、二次风室送入比例,氨氮摩尔比,锅炉负荷变化等脱硝系统参数对NO_x脱除效率及链条炉燃烧特性的影响,确定了烟气再循环与SNCR技术耦合脱硝的最佳运行参数,结果表明:SNCR耦合烟气再循环低氮燃烧技术能有效降低链条锅炉NO_x排放。烟气再循环率为16%～18%,再循环烟气一次风室送入比例为82%,氨氮摩尔比为0.78时,SNCR耦合烟气在循环脱硝系统可达最佳脱硝效率。此时SNCR耦合烟气再循环联合脱硝效率可达到56%,SNCR单独运行脱硝效率可达40%,NO_x实际排放可从250 mg/m~3降至110 mg/m~3,远高于国家NO_x排放标准。     

脱硝分解炉的设计及实际应用

对水泥烧成系统的氮氧化物形成机理进行了分析,形成了脱硝分解炉的设计思路.脱硝分解炉的设计思路为,通过提高三次风管高度,降低分解炉喂煤点位置,在中间形成一个缺氧区域,在分解炉下部创建脱硝还原区,最终将回转窑内生成的氮氧化物全部还原.实际改造项目显示,脱硝分解炉结合SNCR系统,可将系统氮氧化物排放浓度控制在50mg/Nm...     

新型干法水泥生产线氮氧化物排放的影响因素

通过对7条水泥生产线窑尾烟气成分的测试分析，探讨CO浓度、炉型、喷枪位置等因素对脱硝效率的影响。结果表明：窑尾烟室CO浓度与氮氧化物（NOx）浓度密切相关，CO浓度越高，烟气中NOx浓度越低，反之亦然；分解炉炉型对NOx排放有较大影响，单从NOx减排角度来看，旁置预燃室炉和流化床炉型有利于还原窑尾烟气中的NOx；选择性非催化还原脱硝（SNCR）系统喷枪安装在C5旋风筒入口或C5出口位置有利于脱硝效率的提升；分级燃烧名义脱硝效率在11.0%~46.3%之间，SNCR名义脱硝效率在75.9%~92.2%之间，综合名义脱硝效率在77.4%~93.1%之间。     

郭红军:节能降氮提高产质量是水泥企业在当前环境下追求的目标

<正>专业从事烧成系统改造的实战专家郭红军先生在研讨会上以《水泥熟料节能降氮烧成技术的原理和应用》论述了分解炉再循环技术、分解炉分级燃烧技术、低氮燃烧器、篦冷机纵向控制流固定床技术等技术的原理和用于烧成系统改造的效果。采用上述四项技术的烧成系统,在工艺参数互相匹配的情况下,会产生"1+12"的效果;还会促进其他一些先进技术的应用,例如熟料烧成系统精准     

煤粉锅炉低氮燃烧及SNCR联合脱硝技术研究

为了解决煤粉锅炉脱硝改造中遇到的NO_x浓度高、受空间约束等问题,选取包钢热电厂1台130 t/h煤粉锅炉为研究对象,从技术原理、改造难点等方面分析,提出了适合煤粉锅炉脱硝改造的"低氮燃烧+SNCR"工艺路线:对主燃烧器进行低氮燃烧改造,降低主燃烧器标高,增加高位燃尽风口;炉膛上方设置多层喷枪,上下错落布置;脱硝还原剂采用尿素;选用大流量单孔喷嘴。结果表明:该路线综合脱硝率70%,NO_x排放质量浓度小于180 mg/Nm~3,达到了环保要求。     

6000t/d水泥熟料生产线节能降耗改造实践

国内某6 000t/d水泥熟料生产线实施了预热器降阻、分解炉扩容、分级燃烧和整体更换成第四代中置辊式破碎机冷却机等一系列改造实践。改造后，窑系统各项运行指标均有明显提升，分级燃烧结合SNCR脱硝系统实现了NO_X<50mg/Nm³的超低排放，脱硝氨水(浓度20%)用量约3.6kg/t，达到了预期效果。     

节能减排

合肥院发挥脱硝技术优势合肥院发挥本身的水泥窑分解炉技术、环保除尘技术、垃圾焚烧烟气治理技术(垃圾焚烧烟气治理包括脱硝治理)等优势,首先提出了《水泥窑低氮燃烧+SNCR》的技术路线,并已作为环保部水泥窑脱硝治理示范线的标准路线。通过对分解炉的数值模拟,运用流体动力学原理,并借鉴电力行业和国外水泥行业的脱硝技术及经验,模索和总结出了合肥院自身特点的低成本的低氮燃烧+SNCR技术,并继续着更高效率的SCR和氧化吸收等技术的研究工作。北方水泥与合肥院同属中     

330 MW发电机组贫煤燃烧NO_x排放特性及控制

针对330 MW贫煤锅炉开展了低氮燃烧系统的现场试验,研究了炉膛出口以及SCR前后的NO_x排放情况,还考查了NO_x浓度随烟道深度和锅炉负荷的变化情况。结果表明:炉膛出口的NO_x浓度基本维持在600 mg/m~3左右。NO_x排放浓度与取样位置有关,现场检测NO_x时要在断面合理布点。在炉内低氮燃烧+SCR共同控制下,贫煤锅炉在不同负荷下都可实现烟气出口NO_x浓度≤50 mg/m~3。SCR系统正常运行情况下脱硝效果较好,但存在氨耗量较大,催化剂堵塞、磨损、低负荷情况脱硝效率较低等问题,建议对于贫煤机组可以采用SNCR+SCR的联合脱硝方法,增加氨气在系统内停留时间,提高脱硝效率,避免氨逃逸。     

ERD+燃煤饱和蒸汽催化燃烧脱硝技术在北京水泥厂的应用实践

ERD+燃煤饱和蒸汽催化燃烧（简称“ERD+”）脱硝技术是针对煤粉的燃烧特性,在提升煤粉燃烧速度及燃尽率的基础上达到高的脱硝效率。该技术作为燃烧中控制NOx与选择性非催化还原脱硝（SNCR）结合的新技术具有比传统燃烧中控制NOx技术脱硝率高、比SNCR运行成本低的特点。