摘要：隨著《2019 年邢臺市工業污染深度治理攻堅戰方案》的實施，環保標準的不斷嚴格，公司按照“五穩保一穩”的原則，采用“穩定煅燒+分級燃燒+SNCR+系統密封治理+智能脫硝”的綜合技術路線，分步對整個工藝系統氮氧化物超低排放進行了綜合改造。改造后，氮氧化物排放折算濃度平均值為39.9 mg/Nm3，并長期穩定在50 mg/Nm3以內，氨水用量1.5 m3/h，對熟料產質量無負面影響，達到了技改的目的。

 從2018年11月開始，我公司對臨城分公司和牛山分公司2條4 000 t/d熟料生產線分別進行了氮氧化物超低排放綜合治理項目改造，改造后，氮氧化物排放折算濃度平均值為39.9 mg/Nm3，并長期穩定在50 mg/Nm3以內，滿足了《2019年邢臺市工業污染深度治理攻堅戰方案》的要求，率先在邢臺地區實現了氮氧化物的超低排放。

1 第一階段改造

 第一階段，我們按照“五穩保一穩”的原則，采用“穩定煅燒+分級燃燒+SNCR+系統密封治理”的綜合技術路線，對整個工藝系統進行了綜合治理。

1.1 改造措施

1.1.1 穩定煅燒

 采用DF-5701元素在線分析儀，實施了連續穩定在線配料項目改造，采用先進的司德伯秤、氣懸浮風機、陶瓷內筒、高效鎖風裝置，經過用風、用煤、穩料等“五穩”項目的實施，確保了整個工藝系統的連續穩定，并降低了氮氧化物的本底值，降低了系統的氧含量，降低了能源消耗，為分級燃燒降低氮氧化物排放，打下了堅實的基礎。

1.1.2 分級燃燒

 分級燃燒采用蒸汽低氨燃燒脫硝技術。水泥窯蒸汽低氨燃燒脫硝技術是依據分解爐的具體情況，對系統的風、料、煤、煙室縮口結構，入分解爐管道位置和角度，C4撒料箱等相關設備進行技術升級，通過煤粉在分解爐下錐體部位無焰貧氧燃燒產生CO、CH4、H2、HCN和固定碳等還原劑，將窯內產生的NOx還原成無污染的N2排入大氣。同時配合系統硬件相關參數變更匹配和工藝操作調整達到系統再平衡，實現降低NOx總量，減少SNCR氨水使用量和高產優質穩定運行的目的。

1）改造燃燒器

 把4個貧氧燃燒器安裝在分解爐錐體底部膨脹節以上適當位置，另外2個燃燒器安裝在三次風管以上合適位置。煤粉經分煤器、輸煤管道進入改造后的4個貧氧燃燒器和另外2個燃燒器，噴入分解爐中。煤粉分級改造設計及現場圖見圖1。

2）改造C4下料管

 C4下料管中的生料，通過分料閥進入分解爐的錐體位置，可以達到調節分解爐錐體溫度，防止高溫結皮現象的產生。同時使部分物料進入改造的低氧還原區，利用生料中氧化鈣等金屬氧化物對煤焦及煤粉的催化作用，還原窯爐內生成的NOx。根據原系統的運行狀況，我們對原C4下料管下料的位置進行改造，具體方案為：

 在原分解爐C4兩個下料管中，來料分成兩部分，一部分料進入上面的C4下料管。一部分料進入下面的C4下料管。

 把上面的C4撒料盒及分料閥以下的下料管拆除掉，根據設計把撒料盒重新開孔提高安裝，重新布置下料管的位置。

 把下面C4下料管的撒料盒根據設計抬高到合適位置，并安裝新的可調式撒料盒及下料管，把分料管的鎖風閥更換成新的微動鎖風閥。將分出的部分生料經新改造的下料管、微動鎖風閥、可調式撒料盒喂入分解爐錐體下部的燃燒器和蒸汽噴槍位置的上方合適位置。制作分料閥及鎖風閥的操作平臺護欄及爬梯，外表面做除銹刷漆處理。

C4下料管改造設計與現場圖見圖2。

3）三次風管改造

 為了使低氧還原區具有充足的反應空間，我們將分解爐三次風管進行上移改造。根據窯型設計，在分解爐原三次風管進口上部直筒合適位置重新開孔，把進入分解爐的三次風管上移，使其均勻抬高至合適的高度，三次風管與分解爐上新開的開口對接。再把原分解爐上三次風進口封閉，使其形成新的三次風通道，三次風管制作新的平臺及護欄。分解爐三次風管進入分解爐處進行優化處理。三次風管上移改造設計及現場圖見圖3。

1.1.3 主輸煤管道技改

 根據工藝需求將原窯尾輸煤主煤管由Φ325 mm變為Φ273 mm×8.0 mm無縫鋼管，長度約120 m。

1.1.4 SNCR噴槍系統技改

 為了確定兩條生產線的氨水最佳噴入點位置，我們進行了大量的摸索調整，從分解爐出口、C5出口、分解爐噴槍多層布置、C5錐部等部位，不斷試驗，尋求氮氧化物排放本底值最低、氨水用量最少、SNCR脫硝效率最佳的噴氨點位組合方式。最終確定了兩條生產線均在C5上升煙道上共安裝6支脫硝噴槍，氨水及霧化所需要的壓縮空氣都從原脫硝系統控制柜內引出，控制系統保持不變。

1.1.5 系統密封治理

 立磨喂料系統原使用的為回轉下料器，漏風量大，窯尾排放氧含量高，會導致氮氧化物折算值升高，影響氮氧化物超低排放實施效果。因此我們對其轉子秤進行了改造，控制喂料器運轉速度，將料位穩定在設定的范圍之內，最大程度地減少了系統漏風。改造后，窯尾煙囪氧含量檢測值穩定在6.0%，達到了最優狀態。

1.2 改造效果

 經過第一階段的改造，氮氧化物排放折算濃度平均值為43.1 mg/Nm3，氨水用量約1.05 m3/h，并能保持穩定，對熟料產質量均沒有負面影響。改造前后對比見表1。

2 第二階段改造

2.1 確定改造方案

 經過第一階段的綜合治理，顆粒物、二氧化硫、氮氧化物的排放指標初步達到邢臺市要求的超低排放目標值（顆粒物低于10 mg/Nm3、SO2低于50 mg/Nm3、NOx低于50 mg/Nm3）。隨后邢臺市大氣污染防治領導小組辦公室又進一步強化了重點大氣污染企業的總量控制，為適應邢臺市日益嚴峻的環保政策及目前國內最嚴格的環保排放標準，需進一步降控NOx。經綜合對比分級燃燒+低溫SCR技術、復合催化劑HECDC-II技術的各項經濟技術指標，發現在現有分級燃燒基礎上，配合高效智能SNCR脫硝系統實現超低排放是當前相對性價比最優的技術路線，且該項目建設周期短、解決問題快，能盡快實現正常生產。

2.2 高效智能脫硝改造措施

2.2.1 噴槍分層布置

 高效智能脫硝系統噴槍分層布置，根據實時特定工況下每層噴槍的脫硝效率差異調整每組噴槍的氨水流量和壓縮空氣壓力，以實現高效脫硝。在煙氣流向通道上預開多個噴槍安裝孔，在調試時測試每個孔的相對脫硝效率，在這些預開孔中篩選出脫硝效率最高的孔做為噴槍的安裝位置。見圖4。

2.2.2 集成控制單元

我們將可靠性高、精度高的測量儀器和控制閥門都集成為一個整體，便于現場安裝和維護。

2.2.3 在線氨氣檢測分析儀

 為實現氨逃逸的控制，需要精確采集預熱器一級出口的氨逃逸數據，為此我們還專門配置了精準的氨逃逸監測儀。

2.2.4 智能系統軟件

 高效智能SNCR系統通過與裝配PLC和現有DCS系統建立通訊連接，采用智能軟件學習全部數據驅動的方法來分析燒成系統，模擬特定工藝條件對現有SNCR噴槍效率的影響，幫助選擇合適的噴嘴和安裝位置，使氨水在NOx含量高的區域充分反應，避免不必要的氨逃逸（高效利用氨水）。軟件核心技術，模型適應性和優先級選擇、氮氧化物排放預測功能、便捷人機操作系統見圖5~圖7。

氨水在爐內可能產生的反應式如下，這17個反應式會伴隨著脫硝的過程同時存在：
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O（1）

6NO+4NH3→5N2+6H2O（2）

6NO2+8NH3→7N2+12H2O（3）

2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O（4）

4NH3+3O2→2N2+6H2O（5）

4NH3+5O2→4NO+6H2O（6）

4NH3+7O2→4NO2+6H2O（7）

2NH3+2O2→N2O+3H2O（8）

2NH3+8NO→5N2O+3H2O（9）

4NO+4NH3+3O2→4N2O+6H2O（10）

12NO2+16NH3+7O2→14N2O+24H2O（11）

2SO2+O2→2SO3（12）

NH3+SO3+H2O→NH4HSO4（13）

2NH3+SO3+H2O→（NH4）2SO4（14）

2NH4HSO4→（NH4）2SO4+H2SO4（15）

NH4HSO4+NH3→（NH4）2SO4（16）

NH3+HCl→NH4Cl（17）

 在追求氨水利用率高的時候，系統會選擇反應式（1）~（4）為主要反應的區域進行脫硝反應，此時氨水用量最小。當氨水用量少到極致，氨逃逸仍然無法控制時，系統會智能調整氨水的噴射方案，以增加在氨逃逸少的區域噴射的氨水比例，此時，反應式（5）~（17）所占的比例也會增加，氨水的脫硝利用率不是最高，但氨逃逸極少。與改造前相比雖然氨水用量有所增加，但減少了氨逃逸，對下一步有效控制氨逃逸打下了良好的基礎。

3 效果

 表2是使用高效智能SNCR脫硝系統后調試期間的運行數據。表3是使用高效智能SNCR脫硝系統后從河北省污染源自動監控平臺導出的窯尾排放數據。

從表2、表3可以看出：

 （1）采用“穩定煅燒+分級燃燒+SNCR+系統密封治理+智能脫硝”的綜合技術路線，完全可以滿足目前嚴格的環保排放要求，對現有新型干法熟料線進行超低排放綜合治理實現NOx的超低排放具有示范意義。

（2）項目具有較高的可靠性。

（3）在項目投資費用、運行成本費用方面，對比國內其他的脫硝技術路線，具有較好的經濟性。

 （4）推廣“穩定煅燒+分級燃燒+SNCR+系統密封治理+智能脫硝”的綜合技術路線，對促進生態環境好轉，推進當地污染物減排，保障職工及周邊群眾健康具有重要意義。

作者單位：邢臺金隅冀東水泥有限公司

  使用微信“掃一掃”功能添加“谷騰環保網”

相關文章