海螺分级燃烧脱硝技术开发实施情况汇报

来源: 来源: 数字水泥网 发布时间:2012年08月16日

尊敬的乔会长、雷会长,各位领导:

    首先,衷心感谢乔会长、雷会长和建材联合会、水泥协会长期以来对海螺改革发展的关心和支持。

    去年以来,国家把氮氧化合物减排10%作为“十二五”经济社会发展的约束性指标,水泥行业列入了氮氧化合物减排的重点行业。2 0 1 2年元月,环境保护部副部长张力军率总量减排第1 0核查组在海螺考察调研水泥行业污染减排工作时指出:海螺作为中国水泥行业的龙头企业,在资金、技术方面具有很强优势,多年来在技术革新上敢为人先、不断超 越,当前,要大力推行低氮燃烧技术,积极发挥自身优势和水泥工业特点,率先在全国完成水泥企业低氮燃烧技术,率先建设运行脱硝设施,对全国水泥企业环境治理起到积极的
示范作用。

    海螺作为行业的龙头企业,始终高度重视节能减排,在多年实践的基础上,开发了先进的分级燃烧脱硝技术,并已成功应用。

    下面,我简要汇报一下海螺分级燃烧脱硝技术的开发实施情况和政策建议:

    一、海螺分级燃烧脱硝技术情况

    低氮分级燃烧技术起源于美国20世纪50年代的燃煤电厂。在水泥行业,从80年代开始,随着水泥预分解技术的日趋成熟,开始开发应用该技术,实现对水泥生产过程中产生的NOx减排。

    2004年,海螺在铜陵、枞阳等4条日产1 0 00 0吨线上,成功地引进了分级燃烧低NOx控制技术,积累了实践经验。2008年,我们与川崎联合开发了低NOx型的C-KSV分解炉,目前已在21条日产5000吨生产线投入运行,减排效果良好。

    为进一步响应国家减排政策号召,我们在总结前期经验的基础上,与川崎联合开发,探索对已经投产运行的天津院、南京院和成都院的分解炉系统采用低氮燃烧技术改造,今年7月,已成功对芜湖海螺(NST型)、重庆海螺(CDC型)及建德海螺(TDF型)三种不同类型的分解炉实施了低氮燃烧技术改造,减排效果非常明显,脱硝效率达到了300h。

    1、分级燃烧脱氮技术的原理

    分级燃烧脱氮的基本原理是在烟室和分解炉之间建立还原燃烧区,将原分解炉用煤的一部分均布到该区域内,使其缺氧燃烧以便产生CO、CII4、l12、IICN和固定碳等还原剂,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,煤粉在缺氧条件下燃烧也抑制了自身燃料型NOx产生,从而实现水泥生产过程中的NOx减排。其主要反应如下:

    2CO + 2NO→N2 + 2C02

    2H2 + 2NO→N2 + 2H20

    2NHi+ 2NO→N2 +...

    分级燃烧技术主要有空气分级燃烧和燃料分级两种类型。

    2、分级燃烧脱氮技术应用的影响因素

    影响分级燃烧脱氮技术应用及效果的主要因素包括:

    原、燃料的情况、煤粉在脱氮区的停留时间、窑尾的氧含量等。

    (1)严格控制原、燃料中有害成分,生料中的CL-<0. 0150h ( max0.020h),K20+Na0<1%,硫碱比<1.5%,以保证系统的正常运行;

    (2)相对无烟煤而言,烟煤的高挥发份能够提供更多还原物质,提高分级燃烧的脱氮效率;

    (3)窑尾烟室的氧含量越低,分级燃烧的脱氮效果越好。在窑尾氧含量高于3. 50)6时,将影响分级燃烧的效果,因此必须以全面提高生产管理水平和精细化操作水平为保证,    此点对于大多水泥厂来说是一挑战。

    (4)脱氮区空间需能够满足煤粉及还原性物质还原NOx所需的停留时间。

    3、分级燃烧技术改造的关键

    海螺水泥与川崎公司联合开发,在总结万吨线及12000吨线分级燃烧及C-KSV型低NOX分解炉应用经验的基础上,针对芜湖海螺1挣窑、建德海螺1撑窑和重庆海螺1撵窑的生产    现状和原燃料特征,应用计算机流体模拟技术( CFD),对分解炉内部的燃烧、分解过程进行了模拟研究,预测出气体或物料流动、温度分布以及02、C02、NO等气体浓度分布情况,提出了针对性的降低NOx的技术改造方案。

    4、改造的主要设计思想

    (1)对窑尾烟室入炉烟气进行整流,将上升烟道改造成方形,同时,将上升烟道的直段延长,使窑内烟气入炉流场稳定,降低入炉风速;

    (2)在上升烟道与分解炉锥部连接处设计弧面扬料台,防止塌料现象发生,同时易于生料与气流的混合;

    (3)在分解炉锥部设计脱氮还原区,将分解炉煤粉分4点、上下2层喂入,增加了燃烧空间。在保证煤粉充分燃烧的同时,适当增加分解炉锥部的煤粉喂入比例,保证缺氧燃烧产生的还原气氛,还原窑尾烟气中大量的NOx,产生良好的脱硝效率;

    (4)根据原系统的运行状况,调整C4下料点位置,使生料沿分解炉锥部内部下滑,避免分解炉锥部高温结皮现象;

    (5)根据原系统三次风入炉速度和流场分布的需要,调整三次风入口面积大小和入炉风速;

    (6)操作上,适当降低窑内通风和喂煤量,增加三次风量和分解炉喂煤量,尽量降低窑内过剩空气系数,减少NOx的生成量;降低5 06风机转速,尽量减少系统用风,在保证脱硝效率的同时可降低熟料烧成热耗,同时系统阻力有所降低。

    5、脱硝技术改造的目标

    通过实施分级燃烧技术改造,达到NOx排放浓度下降300h的目标,并根据各公司具体情况,通过生产管理和精细化操作等手段,将NOx的排放浓度控制在500mg的水平。

    二、海螺脱硝技术改造的效果

    目前芜湖海螺、建德海螺及重庆海螺三家公司分级燃烧技术改造后运行情况良好,脱硝效果明显,芜湖海螺脱硝效率在370A,左右,重庆海螺达到39%,建德海螺初步调试后的脱硝效率为270h。现将改造前后运行参数对照如下表:

    通过对三家公司分级燃烧技术改造和运行调试,脱硝效果基本达到了预期目标。

    一是分级燃烧技术改造脱硝效果明显,NOx减排效率在27—390k左右,特别是对分解炉炉容较大的生产线脱硝效率更加明显。且改造后不影熟料产质量,未发现窑尾烟室、分
解炉等部位有结皮现象,系统运行正常稳定;

    二是改造后中控操作上有很大的不同,主要运行参数也有明显变化,窑尾主排风机转速下降,预热器出口温度和负压降低,熟料热耗下降了4—11千卡,电耗由于系统用风减
少,也相应降低0.6度左右;

    三是窑尾烟室上升烟道以及分解炉下锥体的耐火材料改造效果较好,不易产生塌料现象,窑内通风更易于稳定,窑尾负压降低,且波动幅度减小,较改造前更稳定。

分级燃烧脱硝技术改造三维效果图

芜湖海螺改造后的煤粉管道走向

脱销技改后的芜湖海螺中空操作画面

    三、我国水泥行业氮氧化物排放标准和脱硝技术选择建议

    氮氧化合物减排是国家“十二五”节能减排的重要内容之一。海螺作为行业龙头企业之一,我们将积极响应国家政策,按照国家环保部的要求,不断总结优化现有的脱硝技术
成果,并有计划地在集团其它生产线上逐步推广,逐步实现减排目标。

    1、关于排放标准问题

    我国现行的排放标准为8 0 0毫克,已经达到发达国家的标准(美国现行标准为9 0 0毫克、欧洲现有水泥厂排放标准为800毫克、新建水泥厂排放标准为500毫克,日本为480 毫克)。

    目前,环保部正在着手出台新的《排放标准》,计划发布新的《水泥污染防治技术政策》。希望建材联合会、水泥协会积极与国家有家部门,特别是环保部充分沟通,全面反映行业的客观情况和诉求,要求出台科学合理、可承受的排放标准。考虑到我国水泥行业的产业竞争力、企业可承受能力,以及脱氮技术的成熟度,建议按排放量降低30X考虑,即500—550毫克为宜。

    2、关于技术选择问题

    目前,我国有关部门极力推销选择性非催化还原法 ( SNCR),甚至推荐选择性催化还原法(SCR)。

    众所周知,SCR在技术上完全没有可行性。SNCR的技术也不成熟。采用SNCR法,需要大量消耗氨水或尿素,如果水泥行业全部采用此类技术,经测算,全国每年增加氨的产量约为1 2 4万吨。按照每吨合成氨消耗1 5 00公斤标准煤计算,则全年仅为水泥工业脱硝就要多消耗标准煤1 8 6万吨,增加污水排放量达6 22 8万立方米;同时,使用过程中约有10%
的氮逃逸量,又会产生二次污染,无法实现全社会减排的目标要求。

    另外,如果采用SNCR法,吨产品成本至少要增加10元,全行业增加成本2 00亿元,大大削弱了产业的竞争力。

    我们认为,分级燃烧脱硝技术已经成熟,海螺以及国际水泥行业均已成功应用,应明确把分级燃烧作为我国水泥行业脱硝的推广技术,使氮氧化合物减排落到实处。
 

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