水泥窯煙氣脫硝工藝改造常見影響因素分析

摘要：本文主要針對水泥窯煙氣脫硝窯尾燒成系統(tǒng)工藝改造后系統(tǒng)的運行情況、可能出現(xiàn)的一些實際問題及解決措施進行分析討論。對可能影響改造效果的一些原因，如實際使用氨水濃度、氨水噴槍的位置及噴射方式、噴槍的實際霧化效果、系統(tǒng)工藝操作參數(shù)的調整、煤粉的輸送及尾煤燃燒器使用效果等幾個方面進行分析。通過對以上問題的分析討論，從而避免改造后因操作不當或工藝調整不及時而影響煙氣脫硝工藝改造的效果。  

關鍵詞：煙氣脫硝；NO_x濃度；氨水用量；煤粉；工藝操作  

引言  

近幾年，隨著國家對水泥企業(yè)各項環(huán)保指標的要求越來越高，NO_x作為水泥窯煙氣排放的主要污染物之一，各地對其排放濃度控制指標的要求也越來越嚴格。其指標從前幾年各地普遍控制在400mg/m³以內,逐漸提升為100mg/m³以內。水泥企業(yè)為降低NO_x排放濃度，很多水泥熟料生產線都對窯尾燒成系統(tǒng)進行了系統(tǒng)的脫硝工藝改造，其改造方式主要是對三次風管、窯尾送煤管道及燃燒器、四級下料管分料及落料點、氨水噴射位置及噴射方式等進行改造。其目的就是在分解爐錐體建立局部還原區(qū)，還原窯內煅燒產生的NO_x，以降低NO_x排放濃度，節(jié)約氨水用量。  

水泥窯進行煙氣脫硝窯尾燒成系統(tǒng)工藝改造后，較改造前，其操作方式也會相應地發(fā)生變化。如改造后使用操作不當，也會造成還原效果降低，氨水用量增加的情況，甚至有些廠會出現(xiàn)系統(tǒng)易結皮，影響系統(tǒng)工藝穩(wěn)定的情況。  

本文結合一些生產線的實際運行情況，對水泥窯煙氣脫硝窯尾燒成系統(tǒng)工藝改造后的常見問題進行簡要總結，并提出一些解決措施，希望能給讀者提供一些調整思路。  

1.氨水濃度對氨水用量的影響：  

當前大部分水泥熟料線脫硝所用氨水濃度都在20%左右。如在水泥窯生產運行中，工藝系統(tǒng)未發(fā)生較大變化的情況下，氨水用量突然增加，應首先排查所使用的氨水濃度是否發(fā)生變化。在實踐中發(fā)現(xiàn)，當氨水濃度由20%降低到17%時，氨水用量可能會增加30-50%；同樣，當氨水濃度由20%提高到23%時，氨水用量可能會降低20-30%。在我國北方某5000T/D熟料線實驗時曾發(fā)現(xiàn)，當NO_x控制指標在100mg/m³以內不變的情況下，氨水濃度由20%提高到23%時，氨水用量由原來的900L/H，降低到650L/H，節(jié)約氨水效果顯著。  

過高的氨水濃度對其運輸與儲存的要求也更為嚴格，各企業(yè)可根據(jù)自身情況合理選擇，但在使用中應首先確保實際使用氨水濃度不小于20%。  

2.氨水噴槍安裝位置、噴射方式及霧化效果對氨水用量的影響：  

氨水噴槍的安裝位置、噴射方式及其實際霧化效果對氨水的反應效率影響很大。結合我司實際改造經驗，氨水噴槍安裝位置的不同會對氨水的用量產生較大的影響。我司實際推廣的分體計量項目，就是僅對氨水噴槍的安裝位置、噴射方式及其實際霧化效果進行改造優(yōu)化，就可達到節(jié)約氨水用量15-30%的效果。  

為提高氨水與NOx的反應效率，節(jié)約氨水用量，在實際應用中一般會在五級旋風筒及分解爐出口等不同位置安裝氨水噴槍，噴槍的形式采用長短噴槍相結合的方式。運行調試過程中會對不同噴射點的噴槍進行組合使用，采取多點噴射，以期達到最理想的效果。  

HNHJ-Q16氨水噴槍外形示意圖  

對于當前NO_x超低排放的環(huán)保要求，在煙氣脫硝窯尾燒成系統(tǒng)工藝改造的基礎上，如想進一步降低NO_x排放濃度，或進一步節(jié)約氨水用量，降低氨逃逸，對系統(tǒng)進行精準脫硝改造就顯得更有必要。  

3.工藝操作對脫硝效果及系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響：  

水泥窯進行煙氣脫硝窯尾燒成系統(tǒng)工藝改造后，其系統(tǒng)將更加敏感，這就要求工藝技術人員對系統(tǒng)的操作和調整要更加及時、更加有針對性。改造后為充分發(fā)揮還原區(qū)的作用，應適當提高三次風管閘板的開度，降低窯內用風量，保持煙室氧含量在3%以內。這樣將有利與還原區(qū)的創(chuàng)建，同時增加三次風的使用，也會使還原區(qū)產生的各類還原劑在富氧的三次風下迅速、充分地消耗。  

與未改造前相比，分解爐錐體還原區(qū)的建立使之反應環(huán)境更為復雜，應在該區(qū)域加裝1-2個測溫點，實時監(jiān)控其溫度變化。該區(qū)域為貧氧燃燒區(qū)，有大量煤粉在其中分散懸浮，受窯內通風量及煙室氧含量的變化及煤粉燃燒特性的影響，該區(qū)域溫度變化較大。一般為保證還原效果，同時避免錐體結皮，該區(qū)域溫度一般應控制在900-1000℃，如該區(qū)域溫度長時間超過1050℃，則應考慮增加該區(qū)域的生料分料量，用較低溫度的生料吸收還原區(qū)過高的溫度；或減少該區(qū)域的分煤量，分一部分煤粉到三次風管附近，以降低該區(qū)域的溫度；也可以嘗試適當開大三次風管閘板開度，減少窯尾氧含量，以降低該區(qū)域的氧含量。  

4.煤粉的輸送及窯尾燃燒對脫硝效果的影響：  

煤粉作為煙氣脫硝還原劑的來源，也是系統(tǒng)熱能的來源，其對整個熱工系統(tǒng)的作用不言而喻。煤粉輸送的穩(wěn)定，是熱工制度穩(wěn)定的基本要求。進行煙氣脫硝改造時應首先根據(jù)系統(tǒng)用煤量、當?shù)刈匀画h(huán)境（主要是海拔的影響），所用煤粉特性等條件，計算合理的送煤管道規(guī)格，確定煤粉輸送氣固比。  

送煤壓力是煤粉輸送量的直觀體現(xiàn)，送煤壓力的波動會對系統(tǒng)的負壓造成很大的影響，使還原區(qū)內的氣流隨之波動，影響還原效果。此外，送煤量的波動還容易造成系統(tǒng)煤粉燃燒不完全，產生大量的CO，且產生的CO會隨系統(tǒng)負壓的波動迅速排出系統(tǒng)，一方面造成系統(tǒng)能耗的增加，另一方面CO在系統(tǒng)中過量的產生也會抑制氨水與NO_x的反應，降低氨水的反應效率，造成在系統(tǒng)NO_x生產量沒有明顯增加的情況下，氨水用量的增加。因此，改造后要排除造成送煤風壓波動的影響因素，以保證煤粉輸送的穩(wěn)定性。  

此外，進行煙氣脫硝改造后，為保證系統(tǒng)脫硝效果，大部分尾煤甚至全部尾煤將在分解爐錐體底部進行噴射，這就對窯尾燃燒器的要求更高。較改造前在三次風入口附近進行尾煤噴射相比，煙氣脫硝改造后尾煤燃燒器要有更好的煤粉分散效果，以使煤粉能在相對較小的環(huán)境中進行快速均勻的分散，使煤粉懸浮于整個空間，避免煤粉局部富集產生高溫或結塊。我司脫硝改造會根據(jù)實際送煤壓力、送煤量、煤質特性等情況，采用自主研發(fā)的煙氣脫硝專用窯尾燃燒器，其內部會加裝旋流器，利用輸送煤粉的壓力使煤粉迅速分散燃燒。經仿真模擬試驗，脫硝專用旋流擴散窯尾燃燒器較傳統(tǒng)普通窯尾燃燒器，煤粉分散速率能增加一倍以上，更適合在煙氣脫硝改造中使用。  

5.其他因素的影響：  

不同水泥熟料生產線，受制于所用原燃材料的情況、系統(tǒng)自身的原因、工藝管理現(xiàn)狀、主機設備存在的一些問題等因素，造成系統(tǒng)NO_x的生成量和氨水用量有很大的差別。因此，在煙氣脫硝工藝改造時需要對這些問題統(tǒng)籌考慮，制定合適的改造方案。在對系統(tǒng)進行改造后，也要根據(jù)生產線的實際情況，對系統(tǒng)進行專業(yè)的調試，對原工藝參數(shù)作出相應的調整，重新優(yōu)化，建立一套穩(wěn)定的工藝參數(shù)。  

結束語：  

煙氣脫硝窯尾燒成系統(tǒng)工藝改造能夠通過在分解爐錐體建立還原區(qū)，降低系統(tǒng)40-50％的NO_x，從而達到降低煙氣排放中NO_x濃度、節(jié)約氨水用量的效果，因此在很多水泥熟料生產線中得到了廣泛的應用。為最大限度地發(fā)揮改造的效果，應在改造前充分了解、分析生產線的運行現(xiàn)狀，進行專業(yè)的技術改造設計。  

進行煙氣脫硝工藝改造后，應配合專業(yè)的調試人員，對原有工藝操作參數(shù)進行系統(tǒng)的優(yōu)化調整，優(yōu)化氨水噴槍的使用；控制還原區(qū)的溫度及尾煤在分解爐中的燃燒情況；合理調整C₄分料閥開度，控制物料進入上下部撒料盒的比例；對系統(tǒng)的用風也要相應地調整，做到既能在還原區(qū)建立起穩(wěn)定的還原氣氛，又能保證煤粉最終在系統(tǒng)內實現(xiàn)完全燃燒的效果。只有專業(yè)的技術改造設計與完善的運行調試相結合，才能最大限度地發(fā)揮煙氣脫硝工藝改造的作用。