水泥厂窑系统优化方案

水泥厂窑系统优化方案（精选7篇）

篇1：水泥厂窑系统优化方案

低氮燃烧建设方案

低氮燃烧器工艺流程

燃料型NOx是在煤粉着火的阶段生成的，改变燃烧器结构来改变燃烧方式降低NOx的生成是非常实用的脱硝方法。据统计低NOx燃烧器一般可以降低35%的氮氧化物。相对于传统的燃烧方式，低NOx燃烧器是通过时间上延迟燃料、空气的混合，在空间上隔离燃料、空气的过早充分接触，以营造一个富燃料、缺氧的燃烧环境。这样推迟了氧气的供给，会延迟焦炭的燃尽，造成火炬拉长，峰值温度低，再加上这种长火焰对外辐射散热的面积大，整体的温度低，减少热力型NOx的生成。空气分级燃烧工艺流程

水泥窑炉空气分级燃烧是目前最为普遍的降低NOx排放的燃烧技术之一。其基本原理如图6.2-1所示。将燃烧所需的空气量分成两级送入，使第一级燃烧区内过量空气系数小于1，燃料先在缺氧的富燃料条件下燃烧，使得燃烧速度和温度降低，从而降低了热力型NOx的生成。同时，燃烧生成的CO与NOx发生还原反应，以及燃料氮分解成中间产物（如NH、CN、HCN和NHx等）相互作用或NOx还原分解，从而抑制了燃料型NOx的生成，具体反应如下：

2CO + 2NO → 2CO2 + N（1）

NH + NH → N2 + H2

（2）NH + NO → N + OH

（3）

在二级燃烧区（燃尽区内，将燃烧用空气的剩余部分以二次空气的形式输入，成为富氧燃烧区。此时，空气量增多，一些产物被氧化生成NOx，但因温度相对常规燃烧较低，因而总的NOx生成量不高，具体反应如下：

CN + O → CO + NO

（4）

分级燃烧脱氮技术具有以下优点：

有效降低的NOx排放，可达到25～30％的NOx脱除率； 无运行成本，且对水泥正常生产无不利影响；

无二次污染，分级燃烧脱氮技术是一项清洁的技术，没有任何固体或液体的污染物或副产物生成； 空气分级燃烧系统

分级燃烧脱氮系统主要包含：三次风管调整和改造、脱氮风管配置、C4筒下料调整、煤粉储存、输送系统、分解炉用煤粉燃烧器和相应的电器控制系统，其分解炉调整如图所示。

脱氮系统的用煤经煤粉秤精确计量后，由罗茨风机送到窑尾烟室的脱氮还原区，在脱氮还原区的合适位置均布着一套燃烧喷嘴，煤粉经燃烧喷嘴高速进入还原区内并充分分散，一方面保证了分级燃烧的脱氮效率，另一方面减少了煤粉在壁面燃烧出现结皮的负面影响。此外，根据还原区操作温度、C1出口NOx等系统参数，可及时调整脱氮用煤量。

图6.2-1

水泥窑炉空气分级燃烧技术示意图

空气分级燃烧改造方案及效果

如图6.2-1所示，保持原分解炉主体结构不变，在分解炉烟室预留的脱硝还原区设置高速喷煤嘴，让喷入的煤粉在此区域内缺氧燃烧，产生适量的还原气氛，与窑气中的NOx发生反应，将NOx转化为无污染的N2。同时将三次风管入分解炉的部分管道抬高到相应位置。整个窑尾用煤总量与改造前保持一致，只是进入分解炉及还原区的用煤量不同。

水泥窑炉经过空气分级燃烧技术改造后，其脱硝效率一般可达30%左右。

分解炉还原区装备内容

利用分级燃烧脱氮技术对烧成系统进行改造，不改变分解炉主体结构，在分解炉烟室预留的脱氮还原区，在脱氮喷射预留孔位置设置高速喷煤嘴，煤粉在此区域内缺氧燃烧产生适量的还原气氛，与窑气中的NOx发生反应，将NOx转化成无污染的N2。三次风管入分解炉的部分抬高到适度位置。改造后整个窑尾用煤总量与改造前一致，只是将其按一定比例分成两路，一路进入分解炉，另一路进入还原区。为保证烧成系统的稳定及高效的脱氮效率，脱氮用煤系统需独立计量和控制。

篇2：水泥厂窑系统优化方案

【东江环保股份有限公司】（下称“甲方”），是在香港和深圳两地上市的国内危废处理处置及利用的龙头企业和综合环保运营商，专注于“废物处理及处置”、“资源综合利用”及“环境服务”三大核心领域，致力于为客户提供综合环保解决方案，辖下有50多个分子公司遍布全国各主要的经济发达区域，共有处理处置46类危险废物的资质，有几万家客户资源，长期致力于为客户提供一站式的全方位工业危废资源化及无害化服务；

【乙方】（下称“乙方”）

甲乙两方经过初步交流协商后，一致认为依托甲方在国内危废处理方面领先的经验技术、危废处理处置设施的全国布点、危废市场的开拓能力和认知、全方位服务及客户资源以及乙方在协同处理方面的经验、技术和水泥企业设施等进行强强联合，将有利于各自的业务发展，加强双方在国内危废市场的影响力，所以双方愿以真诚合作、互惠互利的原则在工业危废协同处置领域合作。

双方一致同意下列各项合作原则：

1.合作方式：双方以***为协同处置依托设施，成立一家专门针对危废协同处理业务的合资公司（下称“运营合资公司”）运营合资公司名称拟为：_____________。

2.主营业务：合资公司将以水泥窑协同处置工业危废为主营业务，业务范围包括向客户提供工业危废和市政污泥收集、暂存、预处理、配伍及检测等配合主营业务的配套服务并投资于配套服务的相关设施设备，为协同处置工业危废提供前提条件.3.项目投资范围：合资公司的投资范围只针对水泥窑协同处置专用设施及设备，其中包括危废收集、暂存、预处理、配伍、投料设备及检测等设施设备及经营用地；投资总额根据实际需要确定。4.股权比例及董事会的组成：合资公司由甲方占股60%，乙方占股40%，董事会由5名成员组成，其中甲方3名，乙方2名;合资双方按股权比例进行投融资及担保。

5.项目合法性手续流程：以***为协同处置依托设施，由合资公司作为项目主体尽快委托合资格单位编写环评及可研报告，并送有关政府部门立项及核准，所产生费用由一方或双方共同垫付，以后由合资公司承担，危险废物处理资质以合资公司名义申请由合资公司持有。申请资质量以废物种类及成分为基础，由合资公司咨询省环保厅及环评单位后，取其上限。

6.项目危废处置规模：按甲方对市场的估计，***可协同处理的工业危废不少于50000吨/年，其中包含的废物种类及每种数量细节由双方按市场实际情况议定及调整；

7.处置收费标准：合资公司交付***协同处置的危废，按种类、热值、形态向***支付处置费，费额及付费细节由双方商定，并取得***同意；

8.项目收入分成原则：依据甲乙双方股权比例对应收入分成比例；

9.推进时间表：在双方确认方案后两周内启动合法性手续流程，在环评通过及其它先决条件具备后签订合资合同。

10.保密要求：各方同意对本项合作的所有信息承担保密义务，并责成及约束其雇员、顾问、承包商等连带履行该等保密义务，除因法律法规或项目实施需要外不得向任何第三方披露合作内容及细节。各方包括其母公司如因法规需要向公众披露本项目合作内容的，应在项目取得环评批复核准后按各方约定日期进行披露。

篇3：水泥厂窑系统优化方案

关键词：水泥窑,余热发电,遗传算法,双压系统

1 引言

近年来, 随着工业的高速发展, 能源大量消耗, 许多能源已将近枯竭, 煤、石油等能源的价格普遍上涨;水泥生产过程中要耗费大量的煤电和矿石, 同时, 向大气中排放烟尘和CO2、SO2等气体, 对环境造成严重的污染, 这与国家的节能环保, 可持续发展观的政策背道而驰。我国作为水泥生产大国, 水泥在国民经济中占了很大比例, 水泥行业的兴衰将直接影响我国经济的发展。【1】低温余热技术就是一项将这些废热转化为电能的技术, 这项技术的使用将降低企业的生产成本, 提高市场竞争力, 很多企业在建生产线时也会建低温余热发电站。我国的纯低温余热发电研制起步较晚, 不论是技术还是设备, 生产线与世界先进水平还是存在着一定的差距。【2】

当前, 全国水泥行业利用预热器和冷却机的低温余热进行余热发电的技术, 正如火如荼地得到普遍应用和推广, 相关技术研究也在不断的涌现。文献[3]从理论技术上讲述了纯低温余热发电双压技术, 以实际工程的经验技术来进行分析, 得出双压系统的优越;文献[4]对双压系统AQC分段进气方案进行了讨论, 得出AQC炉采用分温度等级供汽能够在不增加水泥窑热耗的情况下, 提高余热发电效率, 获得较高的余热发电量。文献[5]采用遗传算法对卡林纳循环和常规郎肯循环的主要参数进行优化比较, 得出针对不同余热类型, 卡林纳循环和郎肯循环各有优势。

2 余热发电热力系统

目前在水泥行业纯低温余热发电技术领域中, 主要有以下3种热力系统:单压系统, 闪蒸系统, 双压系统。本文主要讨论的是双压系统。

双压锅炉双压系统, 简称双压系统。双压技术是根据水泥窑废气余热的品位的不同, 余热锅炉分别生产较高压力和较低压力的两路蒸汽。较高压力的蒸汽作为主蒸汽进入汽轮机主进汽口, 推动汽轮机转动做功发电。余热锅炉生产出较高压力的蒸汽后, 烟气温度降低, 余热品位下降, 那么根据低温烟气的品位, 再生产较低压力的低压进汽, 进入汽轮机的低压进汽口, 辅助主蒸汽一起推动汽轮机做功发电。根据水泥窑余热条件, 尤其是窑尾排烟温度的限制, 水泥窑低温余热发电双压系统主要有两种基本构成方式:其一, 是窑尾排烟温度高 (即后续物料烘干温度高) 的情况;其二, 是在第一种的系统基础上扩展的热力系统, 窑尾余热锅炉的排烟温度可以降得很低。双压系统如图1所示。

3 控制策略设计

(1) 设备的启停控制

设备的启停控制包括:SP炉、AQC炉设备联锁顺序启停, 主油泵的联锁, 给水泵和出口电动阀联锁, 各单机软手动启停控制等。对于联锁控制系统, 每个设备要之前一设备的启动成功未必要条件, 停止则反序进行。在系统运行过程中, 如某一设备由于过载、故障等停止运行, 则该设备之前 (按启动顺序) 的设备必须按启动的相反顺序停止。对于软手动启停控制, 各自动控制设备处于手动操作时, 点击设备按钮, 实现单个设备的启动与停止。

(2) 热水井及除氧器水位控制

保持热水井水位稳定是系统正常运行的要求, 可采用单回路控制。通过调节给水阀即可满足控制要求, 系统的控制原理如图2所示。

PID控制由现场控制器实现, PID调节的各参数可通过工程师站或操作站在线调整。除氧器水位控制类似热水井水位控制。

(3) 锅炉汽泡水位的专家PID控制

在余热发电现场, 余热锅炉的运转情况受水泥回转窖煅烧情况、热工制度所制约;给水系统及给水泵等多方面的干扰较大, 不同程度地导致汽包水位出现“虚假水位”的现象, 在不同负荷下还会出现时滞性和最小相位特性。采用单一结构和三冲量控制方法达不到满意的控制效果, 而熟练工程师和操作员却能根据经验很好地进行手动控制。根据专家系统原理和余热锅炉工艺特点和控制要求, 提出了基于专家系统的实时专家PID控制, 以专家的经验来实时调整PID控制器的参数, 控制框图如图3所示。

把专家系统和PID控制器相结合, 利用专家系统知识库输出修正值PID参数, 改变PID控制方式以达到最佳PID控制效果。根据对象特性和现场操作人员的经验设计规则, 并预先将规则下的调整方法及调整参数存储到专家控制器的规则库下。专家控制规则根据当前水位偏差e (k) 及其变化率的大小决定控制方式和是否需要修改PID参数。当遇到极端情况时, 如水位偏离偏差高限报警时, 由专家决策控制器决定把调节器切换为基于专家经验的规则控制。专家决策控制器改变PID控制器参数和控制方式的原则是使汽包水位在大偏差时尽快调到设定值, 大干扰引起大波动时尽可能维持在规定的范围内。

(4) 系统计算公式推导

蒸汽的流量大小

其中式中:V为SP炉中产生的过热蒸汽量, 单位kg/s;Vg为锅炉废气的流量大小, 单位kg/s;lg1为SP炉中过热器出口废气焓, 单位kJ/kg;lg2SP炉中排出废气焓, 单位kJ/kg;ls1为高压蒸汽比焓, 单位kJ/kg;ls2SP炉给水比焓, 单位kJ/kg。

主蒸汽机的输出功率为

式中:Vz为主蒸汽机进气流量, 单位kg/s;l1为主蒸汽机进气焓, 单位kJ/kg;l2为主蒸汽机实际排气焓, 单位kJ/kg。

排气干度

式中:a为排气干度;l3为饱和水焓, 单位kJ/kg;l4为饱和蒸汽焓, 单位kJ/kg。

闪蒸流量

式中:Vq2为闪蒸蒸汽量, 单位kg/s;Vq为进入闪蒸器水量, 单位kg/s;lq为进入闪蒸器水焓, 单位kJ/kg;lq1为饱和水焓, 单位kJ/kg;lq2为饱和蒸汽焓, 单位kJ/kg。

4 余热发电的参数优化

遗传算法特点是群体搜索策略和群넉体中个体之间的信息交换, 搜索不依赖于梯度信息, 能在ꠐ所넉搜过程中自动获取和积累有关搜索空间的知识, 并自适应점넉地控制搜索过程以求得最优解, 是一种求解优化问题的高刺넉效并行全局搜索方法, 具有较强的鲁棒性、自适应性和全局优化性爽, 넉适用于大型复杂的非线性问题的优化。넉

遗传算法的优化流程图如下넉

因余热利用循环中的参数较多, 젉忽넉略次要参数, 选取几个输出功率影响较大的参数, 以系统输넉出功率最大为目标进行优化。通过编制遗传算法程序, 对3넉个系统分别进行优化, 得到结果。ꠉ넉

从余热利用的角度出发, 余热发电系统넉的电功率越大, 则说明余热发电系统将废气中的余热更ꠌ多넉地转化成了有用功。在相同的给定余热条件下, 双压系统蠌的넉功率最大, 比单压系统功率大849.77kW, 比闪蒸系统大28넉0.81kW。所以双压系统具有最大发电量。另外, 从系统余热넉利用率得出, 双压系统比单压和闪蒸系统的余热利用率高出넉0.66%和0.42%。

对于单压, 双压, 闪蒸三种系统的栆主넉要参数研究得出系统主要参数对输出功率的影响规律, 如젇图넉5。

由图知, 不同系统在主蒸汽压力对输出功率的影响是不同的, 由于不同的系统受到了不同因素, 环境, 设备的影响, 导致余热转化为有用功的大小不一样。从系统的效率看, 双压系统能有效地利用余热, 在相同的余热条件下, 效率比单压, 闪蒸都要高, 体现了双压系统的优越性。

5 总结

利用水泥生产中产生的废气余热作为热源的纯低温余热发电, 整个热力系统不燃烧任何一次能源, 在回收大量造成环境热污染的废气余热的同时, 所建余热发电站不仅发电成本低, 经济效益好, 还可以缓解电力紧张的矛盾。同时废气通过余热锅炉降低了排放的温度, 含尘浓度也大大降低, 可有效地减轻水泥生产对环境的污染, 环保效果显著。因此, 这项兼具经济效益和社会效益的技术, 必将具有良好的推广价值和应用前景, 成为我国水泥工业实现可持续发展的一项重要举措。

针对目前水泥生产的现状及趋势, 该文主要针对新型干法水泥生产系统设计了低温余热双压发电系统, 并采用遗传算法对不同与人发电系统进行分析, 对发电效率和经济性综合考虑, 双压系统具有最大发电量, 提高了发电效率。

对于一项技术的实际研究应用, 不论余热发电技术怎么发展, 水泥窑的余热发电一定会有很广泛的市场需求。

参考文献

[1]周志强.中国能源现状、发展趋势及对策[J].能源与环境, 2008, 6:9-10.

[2]顾伟, 翁一武, 曹广益, 等.低温热能发电的研究现状和发展趋势[J].热能动力工程, 2007, 22 (2) :115-120.

[3]彭岩.纯低温余热发电双压技术分析[J].中国水泥, 2006, 7:64-66

[4]王江峰, 王家全, 戴义平.卡林纳循环在中低温余热利用中的应用研究[J].汽轮机技术, 2008, 50 (3) :208-210.

[5]黄锦涛, 刘齐寿, 彭岩, 等.双压系统AQC炉分段进气余热发电性能分析[J].水泥, 2009, 9:16-19.

[6]郝景周, 彭岩.水泥窑纯低温余热发电技术性能评价方法探析[J].水泥工程, 2008, (05) .

[7]唐金泉.水泥窑纯低温余热发电技术评价方法的探讨[J].中国水泥, 2007, (05) .

篇4：水泥厂窑系统优化方案

该标准规定了水泥窑系统用特种耐火胶泥的技术要求、试验方法、检验规则、包装、标志、运输、储存及质量证明书。适用于由矾土熟料细粉、结合粘土和改性无机溶胶为主要原料制成的水泥窑系统用特种耐火胶泥，主要用于碱性耐火砖和铝硅质耐火砖的砌筑。《水泥窑系统用特种耐火胶泥》行业标准为国内首次发布标准，其顺利颁布走过了近3年的历程：

1、申请篇：2010年，江西科光窑炉材料有限公司申请编制工作。

2、授权篇：2011年，工业和信息化部授权江西科光窑炉材料有限公司执行制定工作。

3、编纂篇：2011-2012年，江西科光窑炉材料有限公司标准工作组经过调研起草、专家意见征集、全国意见征集、修正审定，完善后形成报批稿。

4、审批篇：2013年2月份，《水泥窑系统用特种耐火胶泥》行业标准通过工信部审批。

江西科光窑炉材料有限公司是最主要的组织者和推动者，进一步用实力证明了其不俗的科研实力。江西科光窑炉材料有限公司将秉承务实、创新的经营思路，为耐火材料行业发展做出新的努力和贡献。

篇5：水泥厂窑系统优化方案

水泥窑分级燃烧减排NOx技术是通过对窑尾分解炉的温度场、流场和化学反应及分解炉结构、煤粉分级燃烧等的综合研究, 实现降低NOx排放浓度的有效方法。其减排效率可以达到30%左右, 5000t/d水泥熟料生产线年减排NOx量可达到1100t左右。减少污染物排放可获得显著的环境效益, 同时优化回转窑的运行条件 (减少煅烧系统引入干扰) , 降低企业生产运行成本 (可大量减少额外的非碳系还原剂的使用) 。

分级燃烧减排NOx技术在国外多有应用, KHD、FLS、POLYSIUS以及KHI等水泥装备公司是主要的技术设备提供厂家。由于对操作条件要求较高, 该技术在实际应用过程中容易造成煅烧系统特定温度区的结皮, 系统难以稳定运行, 脱硝效率也仅20%左右。

分级燃烧减排NOx技术的优化主要是通过分解炉的结构、流场、温度场及煤粉燃烧点位置的调整, 燃烧器本体的开发, 三次风入口形状、风速等方面的系统研究与开发, 提高脱硝效率, 消除系统结皮, 保障系统长期稳定运行。

2 技术路线

2.1 技术路线与工作原理

分级燃烧脱硝的基本原理是在烟室和分解炉之间建立还原燃烧区, 将原分解炉用煤的一部分均布到该区域内, 使其缺氧燃烧以便产生CO、CH4、H2、HCN和固定碳等还原剂。这些还原剂与窑尾烟气中的NOx发生反应, 将NOx还原成N2等无污染的惰性气体。此外, 煤粉在缺氧条件下燃烧也抑制了自身燃料型NOx产生, 从而实现水泥生产过程中的NOx减排。其主要反应如下:

2.2 拟解决的关键问题

(1) 煅烧系统运行不稳定:以往的分级燃烧技术存在的系统结皮, 窑况不稳定的问题;

(2) 脱硝效率不高:即提高实际脱硝效率, 目标30%左右, 争取达到40%左右。

3 技术关键与难点

降低氮氧化物排放浓度的分级燃烧技术的优化, 需要考虑的关键因素主要包括:

3.1 分解炉内部流场

由于分解炉中有物料流、煤粉流、气流, 且有物料反应, 加之温度场、速度场时刻变化, 所以弄清楚分解炉内流场非常困难;优化中喷煤风、三次风、窑尾风速度流场的调整改造难度大, 优化设计应保证物料流、气流的充分混合和脱硝还原区的稳定。

3.2 分解炉内分级燃烧接入点的布置

分级燃烧接入点的位置、角度以及进入分解炉的速度都是影响脱硝效果的关键因素, 优化设计应保证不会造成分解炉局部高温结皮。

3.3 运行干扰

煅烧系统应优先考虑产品质量的稳定, 不能出现因分解炉煤粉分级燃烧造成水泥熟料的质量偏差。

3.4 工程造价控制

优化改造应考虑尽量缩短施工工期, 降低改造成本, 保证影响生产线运行影响最小。

4 技术方案

(1) 对窑尾烟室入炉烟气进行整流, 将窑尾上升烟道改造成方形, 并将上升烟道的直段延长, 使窑内烟气入炉流场稳定, 控制入炉风速。

(2) 在上升烟道与分解炉锥部连接处设计弧面扬料台, 防止塌料现象发生, 同时便利生料与气流的混合。

(3) 在分解炉锥部设计脱氮还原区, 将分解炉煤粉分4点、上下2层喂入, 增加燃烧空间;在分解炉锥部造成有效的还原区 (欠氧燃烧产生还原气氛) , 还原窑尾烟气中大量的NOx, 保证脱硝效率。

(4) 参照原系统的运行状况, 调整C4下料点位置, 使生料沿分解炉锥体内部下滑, 避免分解炉锥部产生高温结皮。

(5) 参照原系统三次风入炉速度和流场分布, 调整三次风入口面积大小和入炉风速。

(6) 适当降低窑内通风和喂煤量, 增加三次风量和分解炉喂煤量, 尽量降低窑内过剩空气系数, 控制窑尾氧含量在23%, 减少热力型NOx的生成;降低系统高温风机转速, 尽量减少系统用风, 在保证脱硝效率的同时可降低熟料烧成热耗, 减小系统阻力。

分级燃烧脱硝技术三维效果图如图1。

5 技术可行性

为论证技术优化的可行性, 首先以CFD模拟技术分析分级燃烧技术优化方案, 然后利用CFD模拟分析结果, 选择三条不同炉型的水泥熟料生产线进行了脱硝效果的实际验证。

5.1 CFD数值模拟

应用计算机流体模拟技术 (CFD) 模拟研究了分解炉内部的燃烧、分解过程, 预测了气体或物料流动、温度分布以及O2、CO2、NO等气体浓度分布情况, 作为技术优化的依据。

(1) CO浓度分布

分解炉内CO的产生主要由于煤粉的燃烧过程, 随着煤粉的喷入燃烧, CO含量有所增加, 随着高度增加以及CO的进一步氧化, CO浓度逐渐减少。分解炉不同高度、截面CO含量见图2、3。

分解炉内CO质量分数分布如图4。数值模拟计算参数:窑尾烟气的NOx含量1180ppm, 占窑尾烟气的体积比约0.118%;煤粉中的N元素含量占煤粉总量1%;三次风和送煤风均取自空气。

(2) NOx浓度变化

采用分级燃烧分解炉内NOx不同截面的分布如图5, 总体分布云图——被还原 (图5a) 和无还原 (图5b) 状态。

分解炉内产生还原反应时, 不同高度上的NOx含量分布如图6。图中显示, 窑尾烟气进入分解炉中的NOx含量较高 (NO为1180ppm) , 随着三次风的送入, NOx浓度降低 (NO约550ppm) 。煤粉分级燃烧改造后, 煤粉燃烧部分区域出现NOx还原区 (CO含量为5000~20000ppm, NO含量为500~700ppm) , 还原后分解炉的出口NO含量为459.7ppm, 模拟演示的脱硝效率高达60%。

6 预期目标

(1) 典型项目技术改造后生产线NOx排放浓度降到500~550mg/m3 (标) (10%O2) , 脱氮效率30%~40%;

(2) 对水泥窑、分级燃烧工艺进行适应性研究, 确保水泥熟料生产线运行可靠稳定, 脱硝系统运行对水泥熟料生产线运行的扰动最小。

7 效果验证

分解炉分级燃烧脱硝技术改造有效构建了NOx还原区域, 改善了窑内通风, 通过优化操作, 在稳定运行的条件下达到了良好的脱硝效果:因分解炉炉型、原燃料情况及操作习惯不同, 分级燃烧技术+低氮燃烧器的脱硝效率可达30%~40%, NOx排放浓度可低至500mg/m3 (标) 。效果验证数据见表1。

由表1可见, wh-c1号线、jd-c1号线、cq-c1号线水泥熟料生产线分级燃烧改造的脱硝效率均达到了设计指标。分析结论如下:

(1) 分级燃烧技术优化改造后, NOx减排效率平均为30%~40%, 较大炉容分解炉的脱硝效率较高。优化改造后, 系统运行、熟料产量稳定, 窑尾烟室、分解炉等部位未见结皮。

(2) 优化改造后系统操作参数变化大:窑尾高温风机转速下降1030r/min, 系统用风减少, 电耗平均降低0.5k Wh/t左右;预热器出口温度下降1020℃, 负压降低300~600Pa, 熟料热耗下降1718k J/kg。

(3) 窑尾烟室上升烟道及分解炉下锥体改造效果良好, 塌料现象大幅缓解;窑尾负压降低, 波动减小, 窑内通风及窑况更趋稳定。

(4) 低氮燃烧技术无运行成本、见效快, 长期效益显著。对比SNCR及SCR脱硝技术, 对水泥生产工艺系统影响轻微, 没有二次污染, 可作为水泥行业首选的NOx脱硝减排技术。

篇6：水泥厂窑系统优化方案

2008年我国城镇生活垃圾总产量超过3亿吨。其中垃圾焚烧在垃圾处理中所占比重在5年内上升了6个百分点, 2009年已达到了垃圾总产量的16%, 80%的焚烧厂在近6年建设, 并且主要集中在东部地区, 目前处于快速发展阶段。但是垃圾焚烧厂二恶英的排放一直饱受社会诟病;同时飞灰处理也一直是困扰垃圾焚烧发电厂的一个难题, 目前主要采用水泥固化处理后, 运到垃圾填埋场填埋的方式, 成本高, 没有真正实现垃圾处理“无害化、减量化、资源化”。

目前全国各大城市, 处理垃圾补贴费用基本在60～120元/t。用水泥窑协同处理生活垃圾, 不仅能够克服垃圾焚烧发电厂存在的弊病, 同时还可节约熟料煅烧的用煤量, 处理每吨垃圾大致可节约0.08t标煤。因此利用水泥生产线协同处理城市生活垃圾, 将给水泥企业带来可观的经济效益。以邻国日本为例, 目前日本多数水泥企业以处理垃圾焚烧厂灰渣、飞灰以及焚烧污泥等为副业, 政府补贴的处理费等足以抵消因水泥需求量下降所带来的利润下降的负面影响。

我国水泥工业发展方向可以参考国外发达国家水泥工业的发展历程, 同时可以吸取其经验教训。以现有的水泥厂为首选, 将垃圾送到水泥厂协同处理, 把垃圾兼用作部分替代燃料和原料, 同时生产出符合国际通用标准的普通水泥。这条技术路线已经被德国和欧洲诸国多年的实践证明, 是处置城镇垃圾最经济、最环保、总体效益最佳的解决方案。本文介绍我院开发的“回转式垃圾焚烧系统”。

1 系统组成及技术特点

1.1 工艺流程及系统组成

该系统垃圾处理过程为:垃圾运输专用车→地衡→卸料平台→垃圾贮坑→垃圾吊车抓斗→垃圾料斗→推料机→回转式垃圾焚烧炉→废渣回收、运输至原料堆棚, 作为硅铝质原料使用。燃烧空气预热过程为:来自窑头热风→焚烧炉→窑尾预分解系统分解炉→窑尾废气处理系统。垃圾池臭气处理过程为:垃圾储池臭气→冷却机头部 (高温净化) 。垃圾渗滤液处理过程为:储坑渗滤液→三次风管。具体流程可见图1。

从功能上划分, 从垃圾进厂到灰渣处理, 可将其分为4套系统:垃圾接受与储运系统、喂料及焚烧系统、渗滤液处理系统、灰渣处理系统。

1) 垃圾接受与储运系统:垃圾由密闭式垃圾运输专用车运输进厂, 先经地衡进行称重, 再运输至卸料平台, 经卸料门卸至垃圾贮坑储存, 并由抓斗将垃圾按进厂时间在池内分开堆放。卸料大厅和垃圾坑均采用全自动密封门, 即垃圾车通过门时门自动打开, 车离开后门自动关闭, 防止垃圾恶臭扩散。垃圾坑内为负压, 使用离心风机将贮坑内的气体送入窑头篦冷机作为冷却风使用。全自动行车将垃圾抓入料斗内, 随后进入焚烧炉燃烧。

2) 喂料及焚烧系统:在水泥回转窑旁设置垃圾焚烧炉, 从窑头篦冷机抽取热空气作为垃圾焚烧的燃烧空气, 垃圾由喂料机喂入回转式焚烧炉内燃烧, 燃烧后产生的热烟气引入分解炉内, 替代部分烧成用煤, 为生料分解提供热量。回转式焚烧炉内壁砌筑耐火材料, 防止高温气体对炉体造成损伤, 同时蓄热保温, 提高热效率。

3) 渗滤液处理系统:垃圾堆积产生的渗滤液经排水格栅过滤后, 进入渗滤液收集池, 使用渗滤液泵将其输送至三次风管, 经喷枪雾化后喷入三次风管末端。垃圾渗滤液通过高温进行蒸发氧化处理, 完全分解其有机成分, 实现无害化。

4) 灰渣处理系统:灰渣全部通过汽车运输至原料堆棚, 作为水泥生产用原料使用, 重金属离子被固化在熟料中, 做到无害化处理。

1.2 与垃圾焚烧发电厂相比的优势

1) 高效处理二恶英等有害物质

垃圾焚烧发电厂垃圾在焚烧炉内的燃烧过程完全是自燃过程, 没有外界辅热, 在夏季垃圾水分含量高的情况下, 燃烧温度有时会低于850℃, 在氧、氯、温度三者适宜条件下, 会产生二恶英类物质。

而本系统是从窑头抽取600℃热风作为辅热空气, 垃圾在焚烧炉内的焚烧温度可控制在1 200℃左右, 在此温度段垃圾焚烧气体停留2s, 在850℃以上停留5s以上, 避免了垃圾焚烧过程中二恶英类物质的生成。同时水泥熟料的烧成过程, 本身就是碱性环境, 硫化物、氮氧化物等酸性气体在碱性环境下将被完全吸收, 消除了气体污染的隐患。

2) 渗滤液无害化处理

一般垃圾焚烧发电厂垃圾渗滤液的处理, 大多采用例如“UBF+MBR+纳滤”等水处理系统, 投资大, 运行成本也高, 运行费用单位渗滤液在30～40元/t, 并且运行期间需要定期更换微生物膜等关键组件。

而本系统垃圾渗滤液全部经泵送, 经喷枪雾化后至三次风管或焚烧炉出口气体管道, 进入分解炉内。渗滤液为有机化合物, 具有热不稳定性, 在高温下可以完全被分解掉, 真正做到渗滤液的无害化处理, 不仅投资省, 运行成本也极低。

3) 重金属离子固化于熟料

垃圾焚烧之后的飞灰当作原料使用, 使可燃废物中带入的重金属离子大部分被固化在熟料矿物的晶体结构中, 形成不溶解的矿物质, 在水泥砂浆体或混凝土结构中的浸析率低。

4) 占地小、投资省

采用该技术, 不需要另外设单独的尾气处理系统;同时, 垃圾进厂后也不需要长期储存发酵, 可以处理新鲜垃圾, 因此占地小。以南京某厂为例, 经核算, 垃圾处理150t/d规模, 利用该技术总投资约需2 886万元, 折合仅19.24万元·d/t, 而普通垃圾焚烧发电厂投资约需50～60万元·d/t, 吨投资只有普通垃圾焚烧发电厂的1/3。

5) 垃圾粒径等适应性强

采用该技术, 对垃圾粒径等没有严格要求, 适应性很强, 只要能进入焚烧炉内, 就可以燃烧。

6) 可处理新鲜垃圾、无需补燃

该技术利用窑头篦冷机600℃热风作为助燃空气, 可以直接处理新鲜生活垃圾, 焚烧过程无需其他物质补燃, 节约了化石类燃料。

1.3 技术成果及应用实践

我院科研成果“灰渣、热能用于水泥生产的城市生活垃圾焚烧技术及装备的研究”已通过了安徽省科技厅组织的专家鉴定, 其主要技术和关键设备已申请了三项国家专利, 其中发明专利“水泥回转窑和焚烧炉联合处理城市生活垃圾系统” (申请号200610076668.X) 已通过了审查, 实用新型专利“回转式垃圾焚烧炉” (专利号200620113310.5) 和“垃圾喂料机” (专利号200620113309.2) 已取得授权。

该成果在四川广旺能源集团天台水泥厂得到成功应用, 各项技术经济指标优越。该厂实际运行主要技术经济指标:生产吨熟料焚烧垃圾0.2t (湿基) , 替代熟料烧成用燃料的18.4%, 垃圾产生的热量利用率为32.60%;无灰渣外排;单位垃圾系统电耗小于18.4kWh/t;废气污染物排放低于国家标准限值;投资和运行成本明显低于垃圾焚烧发电。

2 某厂生产线垃圾处理系统部分设计参数

2.1 原始设计条件

熟料产量基准1 500t/d, 垃圾处理量150t/d, 熟料热耗3 190kJ/kg, 分解炉设计煤粉用量:5 400kg/h。生活垃圾成分见表1, 煤工业分析见表2。

%

2.2 主要设计参数

主要设计参数见表3。

2.3 Cl-含量的考虑

该公司生料中Cl-含量大约为0.010%, 垃圾中Cl-含量为0.20%, 生料理论料耗按照1.5计算, 生料及生活垃圾按处理量配比后Cl-含量约为0.024%, 能满足预热器系统生产的要求。

3 结束语

1) 本技术不会造成飞灰及水环境二次污染;同时水泥生产线还可以处理单纯垃圾焚烧发电厂产生的飞灰, 真正实现了垃圾处理“无害化、减量化、资源化”, 使水泥企业由“环境污染型”企业一跃成为循环经济“环境保护型”单位。

2) 能够使垃圾变废为宝, 实现了资源的循环利用, 造福社会。

篇7：水泥窑余热发电系统的技术改造

1 汽轮机组汽水系统的改造

我公司余热发电的主蒸汽系统,采用母管制,AQC和SP锅炉产生的过热蒸汽汇总到主蒸汽集箱,再通过主蒸汽集箱分配到每台汽轮机组。锅炉过热器管道为ϕ219mm,原设计的主蒸汽疏水管路和疏水阀为ϕ25mm,严重制约了暖管质量,延长了暖管时间。我们将主蒸汽疏水管路和疏水阀改为ϕ50mm,改造后,很大程度上缩短了暖管时间,暖管质量也得到提高。锅炉暖管时间从原来的3h缩短至1.5h,缩短并炉时间,提前发电1.5h,按照每小时7500k W负荷计算,每次并炉,每台锅炉可以多发电3000k Wh,且减少了蒸汽的外排,对环境保护做出了贡献。

2 汽轮机本体的改造

(1)我公司1号汽轮机在日常运行时存在低负荷波动现象,调节油压也随之波动,主油泵出口压力偏低。解体油动机后,发现油动机回油和错油门回油互通,回油互通导致调节油通过错油门回油泄油,调节油压降低,这就造成二次油压波动现象的发生,从而导致汽轮机在低负荷的情况下波动。

经与汽轮机制造厂家联系,此缺陷为加工制造缺陷。我们在油动机和错油门的接合面焊接一块小铁板,增加密封面宽度至15~20mm,手工修平,保证油动机工作正常,把油动机和错油门的回油分开。改造后,不再发生调节油泄压的问题,彻底解决了油动机和错油门回油互通的问题,从而确保了机组的安全经济运行。

(2)解体两台汽轮机自动主汽门,发现自动主汽门法兰盘垫片损坏严重,此法兰垫片原为普通的金属垫。另外,在汽轮机揭缸后,发现调节级、第一、第二和第三压力级的叶片损坏,分析叶片损坏的原因,主要是由自动主汽门的法兰盘垫片损坏后进入汽轮机通流部分所致。

自动主汽门在运行中漏气也是由法兰盘垫片损坏造成的,进入汽轮机的主蒸汽压力就会降低,影响机组的经济运行,减少发电量。同时此法兰盘垫片损坏后,时刻威胁着现场工作人员的人身安全和设备安全。由于自动主汽门的结构所致,市场上普通的法兰盘垫不适合在此处使用,我们制作了合金齿形垫,合金齿形垫材质为1Cr18Ni9Ti(不锈钢),从而彻底消除了此设备制造缺陷,既保证了机组的安全经济运行,又保证了现场工作人员的人身安全。

(3)汽轮机的真空度是影响汽轮机经济有效运行的主要原因,2号汽轮机在揭盖后,发现上汽封压盖尺寸不合适,存在松动现象,压盖的松动造成上汽封密封不严、汽封漏气,在一定程度上影响了机组的真空。我们重新加工了定位销,安装后上汽封密封牢固,降低了汽轮机的排汽压力,从而保证了机组的运行真空。

汽轮机本体的改造,处理的大多是设备在制造过程中,因为加工精细度引起的缺陷,这些缺陷的存在,很大程度上影响机组安全有效运行,通过技改,在一定程度上解决了这些问题。

3 锅炉部分的改造

3.1 AQC锅炉入风口管道改造

AQC锅炉烟风进口管道磨损严重,存在漏风现象。漏风造成锅炉的进出口烟风压力差变小,锅炉的进风量变小,从而AQC锅炉的产汽量和蒸汽品质都有所降低。

我们根据现场管路的尺寸,重新制作了管道,并在管道内部打上浇注料,彻底避免了管道磨损漏风现象的发生,锅炉的进出口压力差得以提高,在一定程度上提高了锅炉的热效率。

3.2 对四台余热锅炉锅炉实施外部保温

四台锅炉在冬季运行困难,锅炉整体散热严重,损失了不少热能,锅炉的热利用率降低,从而减少了发电量。而且由于严寒使部分仪器仪表冻坏,增加了维修成本。

我们投资近80万元,对四台余热锅炉外壁做整体保温,利用锅炉自身散发的热保护仪器仪表。此项工作完成后,仪表损坏数量减少,熟料发电量提高了1.12k Wh/t。根据公司的实际生产水平,每天生产熟料5000t计算,每天可多发电5600k Wh,每月多发电168000k Wh,全年多发电约184800k Wh,按照工业用电0.662元/度计算,每年可增加效益120万元,投资在当年就可回收,降低了公司运营成本,达到了节能减排的目的。

3.3 提高SP锅炉强制循环泵的流量和扬程

我公司的SP锅炉是卧式锅炉,介质需要强制循环,强制循环泵的性能直接关系到SP锅炉的效率。我们加大强制循环水泵电机功率,从原来的55k W提高至75k W;对强制循环泵的叶轮进行改造,增大叶片间隙。通过这两项改造,提高了SP锅炉强制循环水泵的扬程、泵的出口压力和泵的流量,从而提高了窑尾锅炉的产汽量和蒸汽品质。

3.4 SP锅炉内部加挡风板

由于SP锅炉的介质是强制循环,介质在对流管束内流动,对流管束底部有“U”型弯头,这些弯头暴露在烟气中,受到烟气冲刷,存在磨损现象,容易造成弯头损坏,从而发生爆管事故。我们在靠近弯头的地方加上挡风板,使烟气不直接吹向弯头,对弯头起到保护作用,提高了锅炉运转率和发电量。

4 结语