氮氧化物排放標準日益嚴苛，看天山水泥如何應對

    根據(jù)環(huán)保部門的相關統(tǒng)計數(shù)據(jù)，水泥企業(yè)是繼火電廠、機動車之后中國第三大氮氧化物排放源，其排放量約占全國總量的10~12%。 

    水泥行業(yè)目前仍在施行GB 4915-2013大氣污染物排放標準，氮氧化物污染物排放指標為400 mg/m3，要點區(qū)域執(zhí)行320mg/m3標準。不過，自2017年以來，多省市連續(xù)出臺水泥工業(yè)大氣污染物特別排放值實施計劃，要求1-2年內(nèi)水泥行業(yè)全部完成超低排放改造，氮氧化物排放濃度不高于100mg/m3。

    溧水天山水泥有限公司切切實實地感受到了來自環(huán)保方面的壓力。根據(jù)江蘇省環(huán)保廳《關于開展全省非電行業(yè)氮氧化物深度減排的通知》(蘇環(huán)辦【2017】128號）要求：2019年6月1日前，全省水泥行業(yè)實現(xiàn)水泥窯煙氣氮氧化物排放濃度不高于100毫克/立方米。同時，天山水泥所在市區(qū)兩級環(huán)保部門的項目推進調度，也是企業(yè)須完成的任務。

    溧水天山水泥的氮氧化物排放濃度已經(jīng)可以控制在280毫克/立方米以下，不過氨水消耗量在0.7-1.2噸/每小時之間，總體脫硝成本較高。如要滿足江蘇省關于氮氧化物排放的新標準，單純提高氨水用量的方案已不可行。

    為此，溧水天山公司組織技術人員，分多次到山東及河南等地進行參觀學習。經(jīng)過考察，終形成了無氨蒸汽脫硝窯尾燒成系統(tǒng)技術改造方案。經(jīng)過對比和洽談，終確定由山東卓昶節(jié)能科技有限公司負責實施此次改造項目的設計與施工。檢索山東卓昶實施蒸汽脫硝改造的成功案例，葉城天山水泥有限公司赫然在列，該公司技改后，在不噴氨水的情況下，氮氧化物的排放濃度可控制到380mg/m3以下。這樣的成績讓溧水天山的技術人員心中有了底。 

    山東卓昶節(jié)能科技有限公司總經(jīng)理朱乾為我們介紹了此次脫硝改造的技術原理：通過在窯尾燒成系統(tǒng)采用分解爐高強還原燃燒控制技術，同時在窯頭窯尾對用煤量進行優(yōu)化控制，可使煤粉在分解爐內(nèi)全部分解，形成大量的CO、CHi、H2、HCN和固定碳等還原劑，從而將窯內(nèi)產(chǎn)生的熱力型NOx還原成N2，進而大幅度減少窯尾煙氣的NOx含量，從而達到脫硝的目的。

    山東卓昶的技術專家和溧水天山的技術人員經(jīng)過反復討論，確定了具體的改造方案。其中包括安裝窯尾燃燒器系統(tǒng)、三次風管位置改造、C4下料管改造和氨水噴射系統(tǒng)改造等幾個方面。

 1、窯尾系統(tǒng)改造

 （1）窯尾送煤風機

    窯尾送煤風機不變，加裝變頻器，采用變頻調節(jié)減少入分解爐冷風量。一方面可以節(jié)約熟料煤耗，同時冷風量的減少使氧氣的帶入量降低，有利于還原區(qū)的創(chuàng)建。

 （2）窯尾送煤管道

    更換窯尾送煤管道，窯尾送煤主路管道改為外徑ф245（內(nèi)徑ф229），一分二路送煤管道改為ф180（內(nèi)徑ф164）二分四路送煤管道改為ф146（內(nèi)徑ф130）。此項改造針對實際尾煤送煤量，經(jīng)嚴格計算確定送煤管道的規(guī)格，以期獲得較佳的氣固比，并對送煤管道路徑進行優(yōu)化，穩(wěn)定送煤氣流，保證送煤量的均勻穩(wěn)定，有利于分解爐溫度環(huán)境的穩(wěn)定，可獲得均勻穩(wěn) 定的 NOx還原區(qū)。

 （3）更改脫硝專用新型旋流擴散型分解爐燃燒器，保證煤粉噴射的旋流擴散效果，使煤粉迅速擴散，均勻混合。

 （4）窯尾分解爐燃燒器安裝

    將四個窯尾分解爐燃燒器安裝在分解爐錐體底部天圓地方上部適當位置，此位置將依據(jù)分解爐規(guī)格型號、煙室縮口尺寸及煤粉特點經(jīng)計算確定。煤粉經(jīng)分煤器、輸煤管道進入改造后的四支燃燒器，噴入分解爐錐部，每支燃燒器輸送管道設有手動調節(jié)閥。

 （5）窯尾燃燒器技術改造

    降低窯尾過剩空氣氧含量,為窯尾還原區(qū)建立提供條件，同時因冷空氣減少入爐，可節(jié)約煤粉（改造后觀測數(shù)據(jù)為62g/m3/min）。同時尾煤輸送管道的每個單管上加裝插板閥或球閥，便于供煤量的調整。窯尾燃燒器噴入分解爐錐部的煤粉經(jīng)不完全燃燒提供了還原介質，由此在煙室與三次風管之間建立起還原區(qū)。

2、C4下料管技改造

     將C4下料管下部入口調整至天圓地方上部，下料管入口設置撒料箱（含撒料板）。此位置主要依據(jù)公司分解爐規(guī)格型號、煤粉的燃燒特點（起燃時間等）確定，保證在煤粉起燃后與生料混合。下部位置的調整主要是將相對低溫物料下移，吸收還原區(qū)高溫，凝聚窯氣中析出的堿硫等有害成分，防止結皮的發(fā)生。 

     C4上部位置的調整一方面可有效利用三次風的帶料能力，另一方面通過C4入口位置的調整為物料在分解爐中提供穩(wěn) 定的分解反應環(huán)境。

3、三次風管改造

    將原三次風管閘板閥與分解爐之間的管路拆除，將原三次風進口處封閉，原膨脹節(jié)與原閘板閥備用。在分解爐錐體上方柱體處向上新開挖兩個新三次風通道，重新制作三次風管，連接分解爐上新開通道和閘板閥上的膨脹節(jié)，形成新的三次風通道。相應提高新加三次風管角度。確保窯氣在還原區(qū)存在0.5s以上。 

   山東卓昶的技術人員發(fā)現(xiàn)，此項改造因現(xiàn)場施工工作面較小，現(xiàn)場結構衡量妨礙施工，且需優(yōu)化原三次風管的進風方式及尺寸，防止存在急彎而產(chǎn)生積料，因此施工工作量、施工難度大大增加。

    此單項工程是整個項目實際施工中的要點分項工程，目的是為還原區(qū)的創(chuàng)建創(chuàng)造空間，因此容不得半點馬虎，須全力做好。經(jīng)過雙方技術人員的通力合作，不斷優(yōu)化調整方案，該單項工程的改造順利完成。

4、氨水噴射系統(tǒng)改造

   根據(jù)現(xiàn)場實際情況，對現(xiàn)有氨水噴射系統(tǒng)進行改造，根據(jù)需要布設氨水管道，重新確定氨水噴設備安裝位置及角度，確保NOx與NH3的較佳反應區(qū)域。此次改造安裝了脫硝專用節(jié)氨噴設備，確保新安裝的噴設備噴射的氨水覆蓋整個通風截面，大限度的保證NH3與NOx的反應效果。 

         整個技改項目于8月1日開始現(xiàn)場改造施工，8月14日完成改造。

   改造后系統(tǒng)運行平穩(wěn)。氮氧化物排放濃度280毫克/立方米時，氨水流量在0.1-0.2噸/每小時之間；氮氧化物排放濃度控制在100毫克/立方米以下，氨水流量在0.7噸/每小時左右。改造后的系統(tǒng)完全滿足江蘇省關于水泥企業(yè)氮氧化物排放標準的新限定。

改造前操作畫面（280毫克/立方米氨水流量1.1以上）

改造后操作畫面（280毫克/立方米氨水流量0.2以下）

改造后操作畫面（100毫克/立方米氨水流量0.7左右）