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      產品名稱:煙氣脫硝窯尾燒成系統

      概述:河南匯金智能裝備有限公司研發團隊經過近五年對新型干法回轉窯脫硝技術的深入研究,總結近多條新型干法水泥生產線實際窯尾燒成系統的技術優劣,對現有新型干法回轉窯窯尾燒成系統進行技術改造,可達到少用氨水、尿素、催化劑等條件下,降低氨水用量60%以上,NOX排放濃度大幅度降低達到環保標準。同時大幅度節約煤耗,提高熟料產量,大大降低了熟料的生產成本。

      技術原理
      煙氣脫硝窯尾燒成系統采用分解爐高強還原燃燒控制技術和窯頭窯尾用煤量優化控制技術,使煤粉在分解爐內全部分解,形成大量的CO、H2、HCN和固定碳等還原劑,將窯內產生的熱力型NOx強力還原成N2。從而大幅度減少窯尾煙氣的NOx含量,達到脫硝的目的,降低氨水用量60%以上。
      煙氣脫硝窯尾燒成系統主要技術原理如下:
      1分解爐高強還原脫硝

      煙氣脫硝窯尾燒成系統與現行的“分級燃燒”技術不同,本技術將水泥熟料煅燒系統看成一個系統整體性的“大分級燃燒”,即由窯頭高溫煅燒用煤構成主燃燒,形成NOx,窯尾分解用煤構成再燃燒,可強力消除NOx。

      煙氣脫硝窯尾燒成系統的全部窯尾用煤構成一個高強還原區,將窯頭高溫煅燒形成的熱力型NOx高效還原。根據這一原理設計出的煙氣脫硝窯尾燒成系統無分風、分煤工藝,一方面將氮氧化物在燃燒過程中還原脫出,另一方面可將入窯物料在不結皮堵塞的條件下提高分解率和溫度,形成分解爐高強還原燃燒控制技術。

      如下圖1所示煙氣脫硝窯尾燒成系統改造前示意圖:

      2窯頭窯尾用煤優化控制

      回轉窯用煤的作用主要有兩個:

      一是提供熱生料殘余CaCO3分解所需的熱量。

      二是提供對窯筒體散熱損失的補償熱量。

      從原理圖中可以看到,在這一過程中實際上只有43KJ的熱量需要做功。到1100℃的時候我們需要417KJ/kg的熱量,后面五分之四的窯需要的熱量才43KJ/kg。根據熟料合成熱的這一特點,回轉窯內所需傳熱量可大幅減少,窯頭用煤與窯尾分解爐用煤比例可發生變化,從現行的窯:爐=40:60的比例大幅降低至30:70或甚至更低。

      煙氣脫硝窯尾燒成系統調整合適的頭尾煤用量比例,適當減低頭煤用量;在降低頭煤的同時,使窯煅燒能正常進行,煤耗下降;增加分解爐用煤比例的同時,不過燒,預熱器分解爐不結皮堵塞,同時達到強化煅燒的目的。

      熱理論計算表明,當物料完全分解,且溫度在1100℃以上時,后續的固相反應帶的放熱量(約434.33KJ/kg熟料)基本可提供物料自身加熱至1400℃,且完成C3S的合成和物料部分熔融等熟料最終形成所需的幾乎全部熱量(約463.6KJ/kg熟料)而無需額外供熱。

      如下圖3所示:

      煙氣脫硝窯尾燒成系統技術改造前示意圖

      圖3 回轉窯熱量分布示意圖

      技術方案改造
      煙氣脫硝窯尾燒成系統對現有新型干法回轉窯窯尾燒成系統進行技術改造方案:
      1窯尾燃燒器技術方案

      煙氣脫硝窯尾燒成系統采用專用強旋流擴散型煤粉燃燒器,使擴散的煤粉以一定速度旋流進入強力還原區, 提高煤粉的分解效果,以產生較多的還原氣氛。

      煙氣脫硝窯尾燒成系統的專用強旋流擴散型煤粉燃燒器在分解爐的安裝位置,根據現場實際情況,計算后 確定。

      如下圖4所示煙氣脫硝窯尾燒成系統分解爐燃燒器示意圖:

      如下圖5所示煙氣脫硝窯尾燒成系統分解爐燃燒器安裝位置示意圖:

      2強力分解煤粉技術方案

      為提高煤粉分解后的還原劑與NOx反應效率,煙氣脫硝窯尾燒成系統在還原劑與NOx的還原區域噴射水蒸氣, 以高效強力分解煤粉形成較強的還原劑,擴大還原劑與NOx的反應效果。

      煙氣脫硝窯尾燒成系統的專用噴射水蒸氣裝置在分解爐的安裝位置,根據現場實際情況,計算后確定。

      3四級旋風筒下料管技術方案

      煙氣脫硝窯尾燒成系統需對現有窯尾分解爐系統進行局部改造,以使在分解爐區形成強力還原區,同時提高 生料的分解率,提高產量,降低煤耗。

      針對于四級旋風筒下料管在分解爐下料點的位置需要進行技術改造,具體方案是,四級旋風筒下料管對分解 爐下料點位于三次風管之上,高于三次風管0.5米以上。將每列單管下料,更改為雙管下料。每單列增加一套分 料閥、翻板閥、撒料箱及相應的下料管延長。

      目的:將相對低溫物料下移,吸收還原區高溫,凝聚窯氣中析出的堿硫等有害成分,防止結皮的發生。

      如下圖6所示煙氣脫硝窯尾燒成系統技術改造前四級下料管示意圖:

      如下圖7所示煙氣脫硝窯尾燒成系統技術改造后四級下料管位置示意圖:

      4三次風管技術方案

      煙氣脫硝窯尾燒成系統在分解爐形成的強力還原區是有三次風管與窯尾煙室縮口之間的位置形成的,因此, 對于三次風管的位置有一定的要求,三次風管的位置在分解爐形成強力還原區的上部。具體根據現場情況計算后 確定。

      如下圖8所示煙氣脫硝窯尾燒成系統技術改造前三次風管位置示意圖:

      如下圖9所示煙氣脫硝窯尾燒成系統技術改造后三次風管位置示意圖:

      技術性能展現
      1高效降低氮氧化物排放,降低氨水用量60%以上

      在可不增加成本,增強水泥煅燒性能的前提下,NOx排放濃度大幅度降低,可達到少用氨水、尿素、催化劑等條件下,降低氨水用量60%以上,NOx排放濃度大幅度降低達到環保標準。同時大幅節能、 提產,大大減少了對空氣的污染。

      2節約煤耗,分解爐燃盡率、熱效率高

      節煤5%-15%——分解爐燃盡率、熱效率高,在降低NOx排放的同時大幅降低煤耗,節約實物煤耗5-20kg/t。

      3提高產量,降低水泥熟料的生產成本

      提產5-20%——采用煤的預燃及強化燃燒技術,可使窯產量大幅提高5%以上;分解爐對煤種的適應性強,特別適用于低劣煤及揮發很低的煤種(如無煙煤,高灰份(45%)低質煤、高硫煤等),降低水泥熟料的生產成本。

      煙氣脫硝窯尾燒成系統運行分析

      煙氣脫硝窯尾燒成系統可達到少用氨水、尿素、催化劑等條件下,達到降低氨水用量60%以上,同時可大幅節煤,且能適應煤質變化,可解決低劣及高硫煤資源在新型干法水泥工業中的應用問題。

      煙氣脫硝窯尾燒成系統運用了強化煅燒方法,能在操作運行中靈活調節和控制燃燒狀態,燃燒效率高,結皮堵塞幾率低。

      煙氣脫硝窯尾燒成系統與傳統脫硝技術的脫硝效率對比分析如下表:
      煙氣脫硝窯尾燒成系統與傳統脫硝技術的運行成本分析如下表所示:
      煙氣脫硝窯尾燒成系統技術優勢
      由于燃燒效率的有效提高,使得分解爐對煤種的適應性得到很大的增強,特別是可以使用低劣煤及揮發很低的煤種,因而可降低水泥熟料的生產成本。
      煙氣脫硝窯尾燒成系統技術改造效益分析
      (1)經濟效益分析

      煙氣脫硝窯尾燒成系統技改項目投入小,帶來的經濟效益好。以2500t/d水泥生產線為例,實施該項目,總投資在115萬-200萬之間。按原來噴氨水計算,每噸水泥氨水費用為3元-6元。

      生產線按每年300天計算,預計生產熟料75萬噸,需要氨水費225萬元-450萬元。

      該技術項目實施后,每年節約氨水費225萬元-450萬元,整個項目有成效期為半年。加上節能提產,效益更加可觀。

      (2)社會效益分析

      水泥工業窯爐主要排放的 NOx排放到空氣中易被氧化形成性質比較穩定的NO2,使得大氣中氮氧化物的含量升高。NOx不僅直接對大氣造成一次污染,危害動物呼吸系統,破壞大氣平流層臭氧層,是光化學煙霧和酸雨形成的重要物質,也是主要的溫室氣體之一,對自然環境有巨大的危害,因此,作為重要的 NOx排放工業之一的水泥工業,控制和減少 NOx的排放具有顯著的環境和社會效益。

      新型干法水泥生產線減少或不用氨水,實際上是減少了環境的二次污染,進一步減少了干法水泥生產線生產環境的一重大隱患,提高了干法水泥生產安全效益,減少了生產氨水的社會資源用量,實現了水泥生產線真正的資源節約和節能減排。

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