ERD+脱硝技术在10000 t/d生产线的应用

目前，重点地区的水泥窑氮氧化物排放标准达到200mg/Nm3和100mg/Nm3，甚至更低。环保形势的变化对水泥工业的大气污染防治，特别是NOx总量减排提出了更高要求。在当前的环保形势下，更低的能耗和更严的排放标准是行业升级的必然趋势。在严苛的环保排放指标下，迫于环保技术限制很多水泥厂通过大量喷氨水或减产使氮氧化物排放量达到环保排放要求，但是过量甚至大幅超量喷氨水不但造成巨大的资源浪费，更增加了水泥厂氮氧化物治理过程中的“氨逃逸”问题，对后续设备以及环境都存在巨大的隐患。

ERD+燃煤饱和蒸汽催化燃烧脱硝技术在徐州中联水泥两条10000t/d熟料生产线运行半年数据显示，NOx排放可稳定控制在70~80 mg/Nm3，无氨脱硝率50%以上，氨水使用量大幅降低，熟料产质量稳定，使用效果良好。

1　技术原理

ERD+燃煤饱和蒸汽催化燃烧脱硝技术是对ERD技术的升级，针对煤粉的燃烧特性，在提升燃煤燃烧速度及燃尽率的基础上达到高的脱硝效率。其将入分解炉的风、煤、料多点分布，在分解炉的中部、下锥部分建立还原区，在分解炉的中上部建立燃尽区，分解炉由下至上分为锥部还原区、主燃区、再燃还原区和燃尽区4个区，通过控制窑尾煤粉的燃烧及分解炉三次风的流量和走向，使燃料在主燃烧区充分燃烧放热，利用还原燃烧产生的碳氢基团、CO、HCN、CN、NHi等活性基团还原已经形成的氮氧化物并抑制其转化，有效还原窑内及分解炉主燃烧区产生的氮氧化物；未燃烧完全的再燃煤粉在上升的过程中与燃尽风接触，实现充分燃烧，提升窑炉温度，提高生料分解率。在分解炉还原区，尾煤通过燃煤饱和蒸汽催化燃烧器喷入分解炉，使煤粉中的固定碳快速气化，燃尽时间缩短，燃尽率大大提升，还原气氛加剧，在高脱硝率的同时系统热耗显著降低，熟料标准煤耗可降低1~3 kg/t。ERD+脱硝原理见图1。

图1　ERD+脱硝原理

2　设计及性能保证参数

2018年9月，徐州中联水泥投用ERD+脱硝技术。项目于9月8日开始进行热态调试，徐州中联水泥技术装备部、生产品质部和安全环保部积极主导。在窑运行正常，所有计量工具和测点均正常、可靠运行的前提下，调试结果显示，投用的ERD+脱硝系统，与熟料烧成系统具有良好的匹配性；在主燃、还原阀门开度均为100%，再燃煤阀开度30%，火上风阀开度为80%，三次风阀开度30%的情况下脱硝效果明显。自2018年10月1日起至今NOx排放稳定低于100 mg/Nm3。设计及性能保证参数见表1。

表1　设计及性能保证参数

3　ERD+脱硝系统运行效果

3.1　运行工况

在水泥窑炉工况稳定运行的情况下，投用ERD+脱硝系统，熟料产量、窑电流、分解炉出口温度、二次风温和三次风温等炉窑重点监测参数，除随工况、负荷正常波动外，未见异常。ERD+系统投用后工况见图2。

图2　ERD+系统投用后工况

3.2　产品质

ERD+投用后熟料产量略有提升，产品质量稳定，各成分变化不大，熟料烧失量和游离氧化钙均在正常数值范围内波动。

3.3　NOx排放指标不变氨水用量对比

图3为ERD+调试前后在窑尾在线监测系统控制NOx排放指标按照300 mg/Nm3标准时氨水用量对比。从图3可见，投用脱硝系统前氨水平均用量为1.38 m3/h，投用ERD+脱硝系统后氨水平均用量为0.66 m3/h，节省氨水达到52%。

图3　NOx排放不变时投用ERD+系统前后10 d氨水用量对比

3.4　投用ERD+系统前后NOx排放控制指标对比

图4为ERD+调试前后10 d NOx在线监测数据对比。从图4可见，ERD+调试前NOx平均排放值为259 mg/Nm3，ERD+调试后NOx在线监测平均排放值为71 mg/Nm3，其数值全部低于100 mg/Nm3。因此，徐州中联水泥窑尾在线监测废气NOx排放指标符合环保部门将其数值控制在100 mg/Nm3以下的标准，实现超低排放的目的。

图4　ERD+调试前后10d在线监测数据对比

4　结束语

（1）ERD+燃煤饱和蒸汽催化燃烧脱硝技术通过在徐州中联水泥的实践应用，其无氨脱硝率可达到50%以上，熟料产质量保持稳定，验证了该系统与万吨熟料生产线烧成工况的匹配性。
（2）ERD+系统投用后徐州中联水泥NOx在线监测废气平均排放值仅为71 mg/Nm3，窑尾在线监测系统废气NOx排放指标符合环保部门将其数值控制在100 mg/Nm3以下的标准，实现超低排放的目的；在连续近一年的运转过程中，生产各项指标均满足本脱硝项目设计性能参数，喷氨量平均降低50%以上，优于传统的燃烧中控制NOx技术。
（3）ERD+燃煤饱和蒸汽催化燃烧脱硝技术通过技术创新，针对燃煤特性利用合适的催化剂催化饱和蒸汽，减少了氨水使用量，从源头降低了氨逃逸量和氨的二次污染，运行成本低，投资收益快，环保和经济效益显著。
作者单位：徐州中联水泥有限公司，上海三融环保工程有限公司