氮氧化物排放标准日益严苛，看天山水泥如何应对

    根据环保部门的相关统计数据，水泥企业是继火电厂、机动车之后中国第三大氮氧化物排放源，其排放量约占全国总量的10~12%。 

    水泥行业目前仍在施行GB 4915-2013大气污染物排放标准，氮氧化物污染物排放指标为400 mg/m3，要点区域执行320mg/m3标准。不过，自2017年以来，多省市连续出台水泥工业大气污染物特别排放值实施计划，要求1-2年内水泥行业全部完成超低排放改造，氮氧化物排放浓度不高于100mg/m3。

    溧水天山水泥有限公司切切实实地感受到了来自环保方面的压力。根据江苏省环保厅《关于开展全省非电行业氮氧化物深度减排的通知》(苏环办【2017】128号）要求：2019年6月1日前，全省水泥行业实现水泥窑烟气氮氧化物排放浓度不高于100毫克/立方米。同时，天山水泥所在市区两级环保部门的项目推进调度，也是企业须完成的任务。

    溧水天山水泥的氮氧化物排放浓度已经可以控制在280毫克/立方米以下，不过氨水消耗量在0.7-1.2吨/每小时之间，总体脱硝成本较高。如要满足江苏省关于氮氧化物排放的新标准，单纯提高氨水用量的方案已不可行。

    为此，溧水天山公司组织技术人员，分多次到山东及河南等地进行参观学习。经过考察，终形成了无氨蒸汽脱硝窑尾烧成系统技术改造方案。经过对比和洽谈，终确定由山东卓昶节能科技有限公司负责实施此次改造项目的设计与施工。检索山东卓昶实施蒸汽脱硝改造的成功案例，叶城天山水泥有限公司赫然在列，该公司技改后，在不喷氨水的情况下，氮氧化物的排放浓度可控制到380mg/m3以下。这样的成绩让溧水天山的技术人员心中有了底。 

    山东卓昶节能科技有限公司总经理朱乾为我们介绍了此次脱硝改造的技术原理：通过在窑尾烧成系统采用分解炉高强还原燃烧控制技术，同时在窑头窑尾对用煤量进行优化控制，可使煤粉在分解炉内全部分解，形成大量的CO、CHi、H2、HCN和固定碳等还原剂，从而将窑内产生的热力型NOx还原成N2，进而大幅度减少窑尾烟气的NOx含量，从而达到脱硝的目的。

    山东卓昶的技术专家和溧水天山的技术人员经过反复讨论，确定了具体的改造方案。其中包括安装窑尾燃烧器系统、三次风管位置改造、C4下料管改造和氨水喷射系统改造等几个方面。

 1、窑尾系统改造

 （1）窑尾送煤风机

    窑尾送煤风机不变，加装变频器，采用变频调节减少入分解炉冷风量。一方面可以节约熟料煤耗，同时冷风量的减少使氧气的带入量降低，有利于还原区的创建。

 （2）窑尾送煤管道

    更换窑尾送煤管道，窑尾送煤主路管道改为外径ф245（内径ф229），一分二路送煤管道改为ф180（内径ф164）二分四路送煤管道改为ф146（内径ф130）。此项改造针对实际尾煤送煤量，经严格计算确定送煤管道的规格，以期获得较佳的气固比，并对送煤管道路径进行优化，稳定送煤气流，保证送煤量的均匀稳定，有利于分解炉温度环境的稳定，可获得均匀稳 定的 NOx还原区。

 （3）更改脱硝专用新型旋流扩散型分解炉燃烧器，保证煤粉喷射的旋流扩散效果，使煤粉迅速扩散，均匀混合。

 （4）窑尾分解炉燃烧器安装

    将四个窑尾分解炉燃烧器安装在分解炉锥体底部天圆地方上部适当位置，此位置将依据分解炉规格型号、烟室缩口尺寸及煤粉特点经计算确定。煤粉经分煤器、输煤管道进入改造后的四支燃烧器，喷入分解炉锥部，每支燃烧器输送管道设有手动调节阀。

 （5）窑尾燃烧器技术改造

    降低窑尾过剩空气氧含量,为窑尾还原区建立提供条件，同时因冷空气减少入炉，可节约煤粉（改造后观测数据为62g/m3/min）。同时尾煤输送管道的每个单管上加装插板阀或球阀，便于供煤量的调整。窑尾燃烧器喷入分解炉锥部的煤粉经不完全燃烧提供了还原介质，由此在烟室与三次风管之间建立起还原区。

2、C4下料管技改造

     将C4下料管下部入口调整至天圆地方上部，下料管入口设置撒料箱（含撒料板）。此位置主要依据公司分解炉规格型号、煤粉的燃烧特点（起燃时间等）确定，保证在煤粉起燃后与生料混合。下部位置的调整主要是将相对低温物料下移，吸收还原区高温，凝聚窑气中析出的碱硫等有害成分，防止结皮的发生。 

     C4上部位置的调整一方面可有效利用三次风的带料能力，另一方面通过C4入口位置的调整为物料在分解炉中提供稳 定的分解反应环境。

3、三次风管改造

    将原三次风管闸板阀与分解炉之间的管路拆除，将原三次风进口处封闭，原膨胀节与原闸板阀备用。在分解炉锥体上方柱体处向上新开挖两个新三次风通道，重新制作三次风管，连接分解炉上新开通道和闸板阀上的膨胀节，形成新的三次风通道。相应提高新加三次风管角度。确保窑气在还原区存在0.5s以上。 

   山东卓昶的技术人员发现，此项改造因现场施工工作面较小，现场结构衡量妨碍施工，且需优化原三次风管的进风方式及尺寸，防止存在急弯而产生积料，因此施工工作量、施工难度大大增加。

    此单项工程是整个项目实际施工中的要点分项工程，目的是为还原区的创建创造空间，因此容不得半点马虎，须全力做好。经过双方技术人员的通力合作，不断优化调整方案，该单项工程的改造顺利完成。

4、氨水喷射系统改造

   根据现场实际情况，对现有氨水喷射系统进行改造，根据需要布设氨水管道，重新确定氨水喷设备安装位置及角度，确保NOx与NH3的较佳反应区域。此次改造安装了脱硝专用节氨喷设备，确保新安装的喷设备喷射的氨水覆盖整个通风截面，大限度的保证NH3与NOx的反应效果。 

         整个技改项目于8月1日开始现场改造施工，8月14日完成改造。

   改造后系统运行平稳。氮氧化物排放浓度280毫克/立方米时，氨水流量在0.1-0.2吨/每小时之间；氮氧化物排放浓度控制在100毫克/立方米以下，氨水流量在0.7吨/每小时左右。改造后的系统完全满足江苏省关于水泥企业氮氧化物排放标准的新限定。

改造前操作画面（280毫克/立方米氨水流量1.1以上）

改造后操作画面（280毫克/立方米氨水流量0.2以下）

改造后操作画面（100毫克/立方米氨水流量0.7左右）