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1. 淄博科邦熱工科技有限公司，山東 淄博 255086；2. 中材甘肅水泥有限責(zé)任公司，甘肅 白銀 730900；3. 甘谷祁連山水泥有限公司，甘肅 甘谷 741200；4. 山東聯(lián)合王晁水泥有限公司，山東 棗莊 277415

熟料燒成系統(tǒng)分級(jí)燃燒技術(shù)的應(yīng)用設(shè)計(jì)和操作

郭紅軍1萬 彬2張輝元3劉振海4崔海波1郭 佳1

1. 淄博科邦熱工科技有限公司，山東 淄博 255086；2. 中材甘肅水泥有限責(zé)任公司，甘肅 白銀 730900；3. 甘谷祁連山水泥有限公司，甘肅 甘谷 741200；4. 山東聯(lián)合王晁水泥有限公司，山東 棗莊 277415

分解爐分級(jí)燃燒技術(shù)，是降低氮氧化物生成量、不會(huì)增加熟料制造成本的實(shí)用可靠的技術(shù)。合理設(shè)計(jì)分解爐分級(jí)燃燒的工藝系統(tǒng)，選擇性能好的低氮燃燒器，采用合理的操作方法，可以有效穩(wěn)定地降低系統(tǒng)的 NOx的生成量，同時(shí)降低系統(tǒng)熱耗和電耗，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

燃料 分級(jí) 分解爐 氮氧化物 低氮燃燒器 操作方法

0 引言

在熟料生產(chǎn)過程中，需要燃燒大量的生物燃料。在比較先進(jìn)的預(yù)分解窯水泥生產(chǎn)線中，每噸熟料燒成用標(biāo)準(zhǔn)煤約為100 kg，占到熟料產(chǎn)量的10%左右。根據(jù)理論和檢測統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，每生產(chǎn)1 t熟料，就會(huì)產(chǎn)生1.5～1.8 kg氮氧化物。隨著民眾對(duì)大氣環(huán)境保護(hù)要求的不斷提高和國家對(duì)各種有害氣體排放濃度以及總量的要求越來越嚴(yán)格，水泥企業(yè)在環(huán)保方面的投資成本越來越大。其中，為了降低NOx的排放量，較多的燒成系統(tǒng)采用了SNCR脫硝技術(shù)，但是這項(xiàng)技術(shù)在應(yīng)用中對(duì)系統(tǒng)產(chǎn)生不少的影響：系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的生產(chǎn)線1 t熟料增加標(biāo)煤耗1.98～3 kg； 1 t熟料生產(chǎn)成本增加4～6元；分解爐結(jié)皮（特別是鵝徑管部分）增加、系統(tǒng)通風(fēng)變差；入窯生料分解率降低，最大時(shí)達(dá)到5%，從而影響產(chǎn)量；噴嘴長期受高溫?zé)疽讚p壞；須增加人工及時(shí)清理和更換噴嘴，否則會(huì)增加氨水的用量；因?yàn)樵诜纸鉅t內(nèi)增加的液體和壓縮空氣會(huì)產(chǎn)生水汽，從而增加系統(tǒng)工況煙氣量，增加排風(fēng)機(jī)負(fù)荷，影響窯的產(chǎn)量。而且越是運(yùn)行穩(wěn)定的系統(tǒng)，這些現(xiàn)象表現(xiàn)得越明顯。

因此，從源頭上減少NOx的生成量，從而減少氨水和壓縮空氣的用量，是減少SNCR技術(shù)帶來的不利因素的一有效種措施。

在水泥熟料燒成系統(tǒng)中，有多種減少NOx的生成量的技術(shù)，如一次風(fēng)工作壓力低于36 kPa的低氮燃燒器、分解爐分風(fēng)燃燒和分煤燃燒的分級(jí)燃燒技術(shù)。從國內(nèi)外運(yùn)行的生產(chǎn)線的實(shí)際情況來看，這些技術(shù)都有效果。但是，這些單獨(dú)使用的降氮技術(shù)，都會(huì)對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行以及熟料質(zhì)量、熱耗等產(chǎn)生不同程度的負(fù)面影響。

在這里，根據(jù)我們在7條不同結(jié)構(gòu)的分解爐、不同規(guī)模（1 200～5 000 t/d）的燒成系統(tǒng)中采用燃料分級(jí)燃燒技術(shù)，實(shí)現(xiàn)NOx降低30%～50%（氨水用量減少50%～100%）同時(shí)降低標(biāo)煤用量2～8 kg/t熟料的實(shí)際情況，簡單地談一下對(duì)熟料燒成系統(tǒng)中利用分解爐分級(jí)燃燒的原理進(jìn)行應(yīng)用設(shè)計(jì)和系統(tǒng)操作的經(jīng)驗(yàn)。

1 改變系統(tǒng)氮氧化物生成量的因素

（1）窯頭噴煤管火焰的形狀和溫度狀態(tài)。目前大多數(shù)工廠都采用“短焰急燒”的燒成制度來煅燒熟料。這種操作制度一般會(huì)把燃燒器頭部的火焰溫度提高。其實(shí)，當(dāng)溫度高于1 500 ℃時(shí)，溫度每上升100 ℃，熱力型 NOx的反應(yīng)速率就會(huì)增長6～7倍。因此，改變燒成制度，采用“正常火焰”[1]（降低火焰峰值溫度）煅燒操作制度就可以減少NOx的反應(yīng)速率和生成量。

（2）煤粉的水分和細(xì)度。當(dāng)煤粉的細(xì)度粗，燃燒過程相對(duì)緩慢時(shí)，NOx的生成量會(huì)降低。同理，當(dāng)煤粉水分（也包含內(nèi)水）大時(shí)亦如此。

（3）二次風(fēng)的含塵量。當(dāng)熟料的結(jié)粒不好，飛沙較多時(shí)，NOx的生成量會(huì)降低。

（4）操作原因。合理地減少噴煤管的用煤量，將會(huì)增加NOx的生成量；開大三次風(fēng)管的閥門，減少窯內(nèi)通風(fēng)量，降低過?？諝庀禂?shù)時(shí)，會(huì)減少NOx的生成量。

（5） 設(shè)備選型。選擇一次風(fēng)用量少的噴煤管，會(huì)減少NOx的生成量。但是當(dāng)噴煤管的一次風(fēng)速偏高時(shí)（P＞36 kPa），會(huì)增加NOx的生成量。

（6） 分解爐內(nèi)的空氣量少，煤粉燃燒不充分（加煤多），產(chǎn)生還原氣氛時(shí)，會(huì)還原窯內(nèi)產(chǎn)生的NOx，從而使分解爐出口的NOx降低。

但是，這些單一的因素，也同時(shí)會(huì)對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生一些不利因素，比如會(huì)出現(xiàn)還原氣氛、fCaO合格率會(huì)降低、強(qiáng)度會(huì)降低等等。

2 分級(jí)燃燒技術(shù)的作用及類型

2.1 分解爐分級(jí)燃燒的主要作用

分解爐分級(jí)燃燒技術(shù)，是降低氮氧化物生成量而不會(huì)增加熟料制造成本的實(shí)用可靠的技術(shù)，其原理在文獻(xiàn)2中已有論述。這項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵在于工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)、設(shè)備選型和操作技術(shù)（應(yīng)用技術(shù)）。

分解爐分級(jí)燃燒的主要作用有兩點(diǎn)，一是減少分解爐內(nèi)NOx的生成量，二是還原在窯內(nèi)產(chǎn)生的通過窯尾煙室進(jìn)入到分解爐內(nèi)的NOx。由于分解爐內(nèi)生料濃度高，生料分解與燃料燃燒耦合進(jìn)行，使分解爐內(nèi)流場、濃度場、溫度場、組分（濃度）場比較復(fù)雜。與單純的煤粉燃燒有很大不同，生料對(duì)NOx的產(chǎn)生有強(qiáng)力的催化作用。水泥生產(chǎn)過程中，離開分解爐的NOx的降低水平取決于： 分解爐溫度（特別是初始區(qū)的燃燒溫度）； 燃料類型及其內(nèi)包含的揮發(fā)分和氮； 進(jìn)入分解爐氣體的NOx含量； 空氣過剩系數(shù)，特別是初始燃燒帶的空氣過剩系數(shù)。

煤在分解爐內(nèi)的燃燒包含：加熱、高溫分解、點(diǎn)火、氣相反應(yīng)、焦碳及碳黑的反應(yīng)。高溫分解產(chǎn)生的幾種氣相含氮組分為N2、HCN、NH3、NO，剩余氮包含在煤煙及焦碳中。高溫分解發(fā)生在分解爐底部，燃料引入后馬上反應(yīng)。在NOx減少及燃燒過程中涉及到400個(gè)基元反應(yīng)，一般僅考慮對(duì)NOx形成和減少起重要作用的幾個(gè)反應(yīng)。

2.2 分級(jí)燃燒技術(shù)的類型

目前在分解爐采用分級(jí)燃燒的技術(shù)有兩類：燃料分級(jí)燃燒技術(shù)（分煤）和空氣分級(jí)燃燒技術(shù)（分風(fēng)）。

國內(nèi)已使用“空氣分級(jí)燃燒”的系統(tǒng)，大都沒有正常使用。曾經(jīng)使用過的工廠發(fā)現(xiàn)，分出的三次風(fēng)在分解爐上部進(jìn)入后，容易導(dǎo)致該部分筒體進(jìn)風(fēng)處結(jié)皮，并塌落，故不再使用。同時(shí)從入爐三次風(fēng)中分出的這部分風(fēng)在進(jìn)入分解爐后，會(huì)影響整個(gè)分解爐內(nèi)原有的氣體流場和溫度場，影響分解爐的部分性能。因此大多沒有正常使用。國內(nèi)采用燃料分級(jí)燃燒技術(shù)相對(duì)多一些，這是本文討論的重點(diǎn)。

燃料分級(jí)燃燒技術(shù)的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容都在分解爐的下部。這種結(jié)構(gòu)看似簡單的技術(shù)，但它實(shí)際上不是一項(xiàng)單一的技術(shù)，更不單單是在分解爐的某一部位分設(shè)幾個(gè)在低過剩空氣區(qū)域噴煤燃燒的噴煤管那樣簡單的事情。

水泥熟料燒成過程中，回轉(zhuǎn)窯窯頭使用大約整個(gè)系統(tǒng)用煤量的40%，由于工藝的需要，窯頭的火焰溫度高達(dá)1 500～1 750 ℃（在熟料燒成溫度為1 400～1 450 ℃時(shí)）。在這種溫度下，以產(chǎn)生熱力型NOx為主，產(chǎn)生的NOx約 750～1 200 ppm，分解爐中雖然使用了60%的燃料，但是由于煤粉在分解爐內(nèi)呈現(xiàn)無焰燃燒狀態(tài)，正常時(shí)不會(huì)有高溫火焰產(chǎn)生, 分解爐內(nèi)主要產(chǎn)生燃料型和瞬時(shí)型NOx。

回轉(zhuǎn)窯內(nèi)產(chǎn)生含NOx的窯尾廢氣進(jìn)入分解爐，廢氣熱焓可被分解爐內(nèi)生料分解所利用，其含有的NOx可以通過合理組織分解爐內(nèi)的燃燒狀況而被還原。經(jīng)過分解爐的相關(guān)作用，出預(yù)分解系統(tǒng)的 NOx約為 600～700 ppm，燒成系統(tǒng)平均排放濃度為650 ppm。

3 燃料分級(jí)燃燒系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

3.1 分級(jí)燃燒技術(shù)效果的保證條件

根據(jù)前面所述的原理可以發(fā)現(xiàn)，分級(jí)燃燒技術(shù)不是一個(gè)單一的技術(shù)，而是一個(gè)涉及到幾個(gè)方面的系統(tǒng)技術(shù)：

（1）分解爐分級(jí)燃燒部分的工藝設(shè)計(jì)——分解爐錐體的角度、三次分管入爐的位置和進(jìn)口形狀、風(fēng)速等；

（2） 分解爐燃燒器的設(shè)計(jì)選型——煤粉噴出的速度和形狀；

（3 ）窯頭燃燒器的選型——煤粉通道的位置和各風(fēng)道風(fēng)速、風(fēng)量等；

（4） 合理的操作方法——三次風(fēng)管閥門的開度及噴煤管的調(diào)節(jié)使用。

這四項(xiàng)內(nèi)容的合理組合及參數(shù)的匹配，才能消除分級(jí)燃燒技術(shù)在實(shí)際運(yùn)行中帶來的不利因素，充分發(fā)揮降氮的效果和提高系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

燃料分級(jí)技術(shù)同空氣分級(jí)燃燒技術(shù)的原理類似，都是使分解爐第一級(jí)燃燒區(qū)內(nèi)過剩空氣系數(shù)小于1，燃料先在缺氧條件下燃燒，使得燃燒速度和溫度降低，從而抑制熱力氮氧化物的生成。另外在燃料氮分解成中間產(chǎn)物（如NH、CN、HCN和NHx等）的相互作用下或與氮氧化物發(fā)生還原分解反應(yīng)，抑制燃料型氮氧化物的生成。

3.2 管道式分解爐燃料分級(jí)燃燒技術(shù)的設(shè)計(jì)

對(duì)于不同結(jié)構(gòu)的分解爐，雖然產(chǎn)生還原的設(shè)計(jì)原理是一樣的，但結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)卻不同。而合理的工藝結(jié)構(gòu)是減少分解爐NOx生成量和還原煙氣中NOx的關(guān)鍵之一。

管道式分解爐的結(jié)構(gòu)有很多種，其差別在于三次風(fēng)管的入爐方式和結(jié)構(gòu)，圖1是比較常用的三種結(jié)構(gòu)。

圖1 管道式分解爐的結(jié)構(gòu)類型

圖1a是最常見的三次風(fēng)管進(jìn)入分解爐的結(jié)構(gòu)，其三次風(fēng)管的入口形狀為“梯形”。三次風(fēng)是從分解爐的錐體部位傾斜向下進(jìn)入的。

圖1b是近幾年出現(xiàn)的一種結(jié)構(gòu)，與原來的管道爐不同的是三次風(fēng)管是水平進(jìn)入分解爐錐體部位的，三次風(fēng)管的形狀為圓型。

圖1c是三次風(fēng)管分為兩側(cè)進(jìn)入分解爐的一種結(jié)構(gòu)，其三次風(fēng)管進(jìn)風(fēng)口是方形的，兩側(cè)的進(jìn)風(fēng)口的位置有切向進(jìn)入和割線方向進(jìn)入以及中心線方向進(jìn)入的多種結(jié)構(gòu)。

這三種結(jié)構(gòu)，如果簡單地采用燃料分級(jí)燃燒技術(shù)，在錐體部位增加分煤燃燒的噴煤管，其效果并不好。原因有二：一是這種結(jié)構(gòu)在分解爐錐體沒有穩(wěn)定的低過?？諝鈪^(qū)域，在這個(gè)區(qū)域內(nèi)的氣體中，由于三次風(fēng)（純空氣）的進(jìn)入，使這部分的過?？諝庀禂?shù)很高，并且純空氣的流場不均勻、不穩(wěn)定；二是低過?？諝鈪^(qū)域的空間尺寸不能達(dá)到煤粉預(yù)熱燃燒的條件。

從一個(gè)這種爐型的數(shù)值模擬圖形（見圖2）中，就能夠比較清楚地看出這些問題。

在這種爐型的原設(shè)計(jì)中，為了使煤粉和物料分散得更加充分（不是均勻），三次風(fēng)從分解爐錐體部位進(jìn)入，使其與窯尾煙氣充分混合，形成強(qiáng)烈的風(fēng)速極高的氣體流場。在這種情況下，這個(gè)區(qū)域的過剩空氣系數(shù)在分解爐的高度方向和每一個(gè)橫截面的每一處都是不同的，且不穩(wěn)定不均勻，有些地方甚至是高過?？諝鈪^(qū)域。而從其溫度場來看，溫度也是不均勻的，這樣很難形成一個(gè)穩(wěn)定的低過?？諝鈪^(qū)域，而煤粉也不能穩(wěn)定地在一種狀況下燃燒，所以很難形成穩(wěn)定的還原區(qū)，從而導(dǎo)致還原脫硝效果不穩(wěn)定和效果差。

圖2 管道式分解爐數(shù)值模擬圖

這里有一臺(tái)4 800 t/d管道式分解爐（見圖3）采用分級(jí)燃燒技術(shù)進(jìn)行改造的例子。

圖3 改造前分解爐的結(jié)構(gòu)

這種爐型改造設(shè)計(jì)的原則是：

首先要改動(dòng)分解爐的下部（見圖4），在這個(gè)位置設(shè)置一個(gè)低過剩空氣區(qū)域。這個(gè)區(qū)域的特點(diǎn)是：第一它是由分解爐錐體和分解爐柱體的一部分組成。在這個(gè)區(qū)域內(nèi)的氣體，全部都是窯內(nèi)的煙氣，基本沒有任何新鮮空氣（氧含量不大于2%），形成一個(gè)使煤粉在缺氧[2]的環(huán)境中因?yàn)橥獠康臏囟葘?dǎo)致其燃燒的條件；第二，在這個(gè)區(qū)域的上方，三次風(fēng)按照“旋噴組合”流場的方式進(jìn)入，形成一個(gè)穩(wěn)定的中心部位為煙氣、周邊為純空氣的旋轉(zhuǎn)流場；第三，將分解爐用煤分多點(diǎn)喂入分解爐錐體部位低過剩空氣區(qū)域和柱體上部的三次風(fēng)中，喂入分解爐錐體部位的這部分煤粉先是進(jìn)行缺氧的不充分燃燒，使得燃燒速度和溫度降低，因而抑制了熱力型氮氧化物的生成。另外在燃料氮分解成中間產(chǎn)物（如NH、CN、HCN和NHx等）的相互作用下，以及與窯內(nèi)過來的氮氧化物發(fā)生還原分解，抑制了出分解爐氮氧化物的生成量。另外設(shè)置在富氧區(qū)域的噴煤管則將另外一部分煤粉噴入到由三次風(fēng)形成的氣流中，在合理的過剩空氣區(qū)域的純空氣的環(huán)境中充分且穩(wěn)定地燃燒，保證了分解爐的性能。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、操作合理的情況下，分解爐的生產(chǎn)能力和熱耗以及穩(wěn)定性都比原來性能更好。

圖4 改動(dòng)分解爐的下部結(jié)構(gòu)[2]

本次分級(jí)燃燒改造設(shè)計(jì)的內(nèi)容：

（1）首先在設(shè)計(jì)中改變分解爐錐體的結(jié)構(gòu)。這個(gè)結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵是錐體的角度和高度。不同的下縮口噴騰風(fēng)速、不同的分解爐下部錐體幾何形狀和尺寸形成的流場不一樣，這些會(huì)影響煤粉停留的時(shí)間、燃燒速度以及產(chǎn)生CO氣體的數(shù)量。另外把三次風(fēng)管進(jìn)入分解爐的位置由原來的在錐體部位斜向下，改動(dòng)到分解爐的柱體部位。三次風(fēng)管的底平面到煙室縮口的上平面的尺寸是根據(jù)流場狀態(tài)來確定的。這樣三次風(fēng)管的下表面到窯尾煙室的縮口（窯氣噴出的位置）之間形成一個(gè)以窯氣為主的低過剩空氣區(qū)域。在這個(gè)區(qū)域，氣體的流場以噴騰和回轉(zhuǎn)的渦流為主。

（2）把原來采用的簡易的分解爐噴煤管（經(jīng)常是一根鋼管或是帶有旋流器），更換為“變流場分解爐燃燒器”和 “復(fù)合流場分解爐燃燒器”（專利產(chǎn)品）[2]。通過可調(diào)節(jié)分料閥將煤粉分為四個(gè)通道，分別喂入三次風(fēng)的氣流位置和分解爐的錐體部位。其中“變流流場分解爐燃燒器”使用在分解爐的錐體部位，即還原區(qū)位置。這種結(jié)構(gòu)的噴煤管噴出的煤粉混合氣流的形狀可以與錐體部位的氣體流場匹配，不但使煤粉混合均勻，而且不會(huì)使錐體部位出現(xiàn)局部高溫而導(dǎo)致結(jié)皮。“復(fù)合流場分解爐燃燒器”噴出的煤粉則主要進(jìn)入富氧的三次風(fēng)的旋轉(zhuǎn)流場中進(jìn)行充分燃燒，以保證分解爐的性能和對(duì)分解爐控制的靈敏性。

（3）改動(dòng)四級(jí)下料管在分解爐上的設(shè)計(jì)位置和結(jié)構(gòu)。首先將撒料箱內(nèi)的撒料板改為高效撒料板，同時(shí)根據(jù)分解爐的截面風(fēng)速，將撒料箱位置提高到三次風(fēng)管上方的合理位置。這個(gè)位置既要保證C4下來的物料不會(huì)出現(xiàn)短路和塌料現(xiàn)象，又要保證物料分散的均勻合理。

在設(shè)計(jì)參數(shù)的選擇中，還調(diào)整了三次風(fēng)管的入爐風(fēng)速和窯尾煙室縮口的風(fēng)速，使旋噴結(jié)合的流場更加合理。

4 分級(jí)燃燒技術(shù)中的噴煤管以及操作技術(shù)要求

分級(jí)燃燒是一項(xiàng)系統(tǒng)技術(shù)，僅僅完成了工藝結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是不夠的。從系統(tǒng)降氮的原理以及國內(nèi)多個(gè)正在運(yùn)行的生產(chǎn)線的情況來看，選擇性能優(yōu)良的低氮燃燒器，采用正確、合理、穩(wěn)定的操作方法是關(guān)鍵技術(shù)之一。

國內(nèi)外的低氮燃燒器有多種類型，但是結(jié)構(gòu)不同，效果不同。明顯的不同在于：一是在窯內(nèi)低過?？諝庀禂?shù)的工況下對(duì)熟料煅燒質(zhì)量的控制能力不同；二是在合理控制熟料質(zhì)量和產(chǎn)量的前提下，產(chǎn)生的氮氧化物的數(shù)量（濃度）不同；三是在使用中定位方法不同。

在使用中發(fā)現(xiàn)，結(jié)構(gòu)性能好的低氮燃燒器應(yīng)該具備四個(gè)特點(diǎn)： 一次風(fēng)量小于6%； 凈風(fēng)工作壓力小于36 kPa；配置長徑比合理的攏焰罩（長度一般不低于30 mm）； 在通道的布置上，煤風(fēng)通道應(yīng)在內(nèi)、外凈風(fēng)通道的里面（見圖5）。這四個(gè)條件中缺少任何一項(xiàng)，都會(huì)影響系統(tǒng)在保證熟料產(chǎn)質(zhì)量和熱耗的工況下減少氮氧化物，同時(shí)降低熱耗的技術(shù)性能。

圖5 低氮燃燒器頭部結(jié)構(gòu)

噴煤管的凈風(fēng)壓力增大，窯內(nèi)NOx增加。但一些噴煤管的結(jié)構(gòu)決定了其在低壓力下不能有效控制窯內(nèi)工況，必須高風(fēng)速高壓力才能保證性能。

分解爐和回轉(zhuǎn)窯組合后的系統(tǒng)，在生產(chǎn)中必同時(shí)兼顧。首先要保證窯內(nèi)工況正常，使熟料質(zhì)量合格，并不能增加熱耗；其次是要減少窯內(nèi)的過?？諝庀禂?shù)，控制窯內(nèi)NOx的生成量；三是要保證分解爐的性能，不能降低分解爐的能力和增加熱耗。

運(yùn)行中的主要控制數(shù)據(jù)為：

（1）控制窯內(nèi)過?？諝庀禂?shù)≤1.05。

（2）窯頭噴煤管的凈風(fēng)壓力P≤36 kPa；

（3）三次風(fēng)管閥門的開度大于85%；

（4）在不能采用精準(zhǔn)平衡操作技術(shù)[1]的工況下，高溫風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速應(yīng)盡量降低；

（5） 噴煤管相對(duì)于窯口中心線的位置應(yīng)該盡量遠(yuǎn)離物料，以免煤粉落入熟料中形成還原氣氛，影響熟料的質(zhì)量。

從國內(nèi)已經(jīng)運(yùn)行的一些其他公司設(shè)計(jì)的系統(tǒng)來看，如果不能有效控制窯內(nèi)過?？諝庀禂?shù)，減少氮氧化物的生成量，分解爐分級(jí)燃燒的脫硝效果就不能達(dá)到預(yù)期效果。同時(shí)，由于在分解爐還原區(qū)域噴入煤粉，不但容易使熱耗增加，而且會(huì)延長煤粉的燃盡時(shí)間，使煤粉在預(yù)熱器中燃燒，造成預(yù)熱器堵塞。所以，在分級(jí)燃燒系統(tǒng)運(yùn)行中，采用精準(zhǔn)平衡操作技術(shù)[1]，可以把三次風(fēng)管的閥門全部打開，使窯內(nèi)的過剩空氣系數(shù)控制在≤1.05的工況下，減少窯內(nèi)的NOx的生成量，保證分級(jí)燃燒的效果。

5 改造效果

從已穩(wěn)定運(yùn)行的7條生產(chǎn)線的情況看（包括這條生產(chǎn)線），采用分解爐分級(jí)燃燒技術(shù)并在窯頭采用高性能的低氮燃燒器的系統(tǒng)，在系統(tǒng)產(chǎn)量不變的情況下：

（1）C1出口的NOx可以降低40%～50%，見表1；

表1 改造后的7條生產(chǎn)線的運(yùn)行情況

（2）分解爐的用煤量明顯減少，這7條生產(chǎn)線降低標(biāo)煤耗在5 kg/t熟料以上；

（3）熟料的游離鈣平均值下降，合格率提高5%～8%；

（4）C1出口的壓力降低500～800 Pa；

（5）系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，調(diào)試時(shí)間不大于7天，運(yùn)行中可以實(shí)現(xiàn)長時(shí)間不進(jìn)行調(diào)整的運(yùn)行狀況。

表1所列的項(xiàng)目中，只有JY廠是只做了分解爐的改造而沒有在窯頭采用符合前述條件的低氮燃燒器，則出現(xiàn)了效果稍差的情況。但是也會(huì)比一般的分級(jí)燃燒技術(shù)好得多，特別是在減少用煤量和系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性方面比較突出。

6 結(jié)束語

合理的設(shè)計(jì)分解爐分級(jí)燃燒的工藝系統(tǒng)，選擇性能好的低氮燃燒器，采用合理的的操作方法，可以有效穩(wěn)定地降低系統(tǒng)的 NOx的生成量，同時(shí)降低系統(tǒng)熱耗和電耗，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

歸納起來，筆者所論述的分解爐分級(jí)燃燒技術(shù)具有以下特點(diǎn)： 可以形成穩(wěn)定的還原區(qū)域，還原窯氣中的NOx；分解爐的溫度場均勻，不易產(chǎn)生燃料型NOx；分解爐的流場穩(wěn)定均勻，垂直于分解爐中心線的橫截面上氣體速度均勻；改造后，三次風(fēng)管的閥門可以全部打開運(yùn)行，窯爐兩個(gè)系列的煙氣和空氣重新平衡在新的狀態(tài)，不但系統(tǒng)的平衡阻力降低，而且有利于發(fā)揮分解爐的重要作用；可以消除分解爐錐體部位容易出現(xiàn)結(jié)皮的現(xiàn)象；管道中的分料閥可以方便地調(diào)節(jié)各個(gè)位置的用煤量。這項(xiàng)技術(shù)已由本公司申請(qǐng)了名為“分級(jí)燃燒分解爐”的專利（專利號(hào)ZL201420135016.9）。

總之，將多項(xiàng)技術(shù)綜合應(yīng)用后實(shí)現(xiàn)的“水泥熟料節(jié)能降氮燒成”技術(shù)，是穩(wěn)定提高系統(tǒng)性能、大幅度降低氮氧化物、大幅度降低系統(tǒng)熱耗的同時(shí)又提高了熟料產(chǎn)質(zhì)量的最佳方案。

[1] 郭紅軍, 金加勝, 沈衛(wèi)泉, 等. 論熟料燒成系統(tǒng)精準(zhǔn)平衡操作技術(shù)[J].新世紀(jì)水泥導(dǎo)報(bào), 2016(3):22-28.

[2] 劉繼斌, 顏新傳, 朱精瑞. 4 800 t/d預(yù)分解窯分級(jí)燃燒技術(shù)的實(shí)踐[J].新世紀(jì)水泥導(dǎo)報(bào), 2015(6):23-26.

TQ172.625.3

B

1008-0473(2016)04-0029-05 DOI編碼：10.16008/j.cnki.1008-0473.2016.04.006

2016-05-20）