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  2. 分級燃燒技術的研究和應用

    瀏覽:1132 發表時間:2017-04-10 00:00:00

    分級燃燒技術的研究和應用

    原創 2017-04-10 劉振海 水泥

    我公司2 500 t/d生產線采用單系列5級旋風預熱器、Φ5.1 m×30 m管道式分解爐,于201412月新上SNCR脫硝系統,NOx排放值控制在400 mg/Nm3以下,氨水使用量在500 kg/h,由于大量的冷風和氨水噴入分解爐,熱耗增加約2~3 kgce/tcl,系統受到影響,熟料生產成本增加較多。為了降低能耗,減少氨水使用量,公司采用分級燃燒技術來降低NOx。經過改造調試,運行3個月減排效果良好,在不噴氨水的情況下,NOx排放降低50%~60%,使用少量氨水或有時停用氨水NOx排放濃度可以降至300 mg/Nm3以下,系統運行穩定。

    1 分級燃燒技術的優勢

      1)與工藝操作相結合,降低并還原窯內產生的熱力型NOx,抑制燃料型NOx的生成,可從源頭有效降低NOx的產生。

      2)對生產線的正常生產運行和水泥熟料產質量無不利影響。

      3)降低氨水用量或者停用氨水,減少生產運行成本。

      4)工藝技術改造后,使運行參數得以優化,系統運行質量和穩定性得到提升,并有一定的節能效果,系統無額外運行成本。

    2 技改方案設計理念

      1)采用分級燃燒技術降低NOx生成量,同時優化分解爐的性能和效果。

      2)對分解爐結構局部進行優化,使分解爐內的氣體流場和溫度場更加均勻、穩定、合理,提高分解爐性能。

      3)在分解爐的合適部位分別配置變流場分解爐燃燒器復合流場分解爐燃燒器,改善分解爐內煤粉混合、燃燒狀態,保證煤粉的充分燃燒,提高分解爐的能力,降低系統用煤量。變流場分解爐燃燒器內筒距可以調整,并配有外風可以根據燃燒情況進行調整;復合流場分解爐燃燒器的內筒固定配有凈風管。

      4)配合分級燃燒系統技術原理,采用精準平衡操作技術,在運行中三次風管的閥門開度達到100%,在提高分解爐性能的情況下,保證分級燃燒的效果。

    3 改造方案

      將預熱器鎖風閥更換為微動型鎖風閥,該閥鎖風效果更好,可降低預熱器旋風筒之間的內漏風,提高分離效率,降低熱耗。對預熱器下料管撒料箱進行改造,提高生料的分散度。將窯頭煤粉燃燒器更換為低氮型燃燒器,降低一次風的用量。對篦冷機固定床進行技術改造,降低熟料流動速度,增加二次風溫,提高熟料急冷效果,降低出篦冷機熟料溫度。對入分解爐生料下料點和平臺進行改造,撒料臺距噴煤管1~1.5 m,提高生料粉的分散度。對三次風入分解爐管道位置和錐體尺寸進行改造,建立還原區(三次風管改造后抬高1 500 mm,分解爐柱體高度增加50 mm)。將分解爐煤粉由單層的兩個入爐點改造為上下兩層,每層兩個喂煤點。窯尾預熱器系統改造后情況見表1,分解爐的改造方案見圖1。1 窯尾預熱器改造后參數

     

     

    4 調試過程

      調試初期,首先將窯頭燃燒器位置定位在窯中心線零點上面50 mm處,三次風閘閥開度由原來的30%提升至全開,分解爐上下兩層燃燒器用煤比例為46,角度30°,同層兩根燃燒器的用煤比例55,投料量逐漸加至額定產量。

      運行中現場巡檢發現分解爐錐部有燒紅現象,窯皮由16 m縮短到14 m,窯皮脫落頻繁,燒成帶窯皮厚度不夠、不均勻、不結實。這樣一來系統稍有波動,熟料質量就不穩定,長期運行導致窯的耐火磚脫落。改進措施:在配料方面,要想提高窯皮的質量,首先要調整熟料的配料,配料方案的基本原則是,KH控制在0.90~0.91,SM控制在2.5~2.6,IM控制在1.5~1.6;窯速由3.6 r/min提高到3.9 r/min,實現薄料快燒;分解爐上燃燒器角度(與分解爐軸心線)45°調整到30°,三次風閥開度由60%調整到100%,二次風溫控制在   (1175±25) ℃,二次風壓力控制在0~-50 Pa,分解爐錐體下兩根燃燒器的角度由45°調整到30°;上下兩層燃燒器用煤比例由1號∶2號∶3號∶4=20%20%30%30%調整為1號∶2號∶3號∶4=10%10%40%40%,窯頭燃燒器內外風比例由35%65%調整為40%60%,窯頭用煤量由6.1 t/h調整為5.2~5.4 t/h,分解爐用煤量由11.4 t/h調整到10.6~10.8 t/h(在同樣煤質的情況下),窯內空氣過剩系數控制在1.05,廢氣中O2濃度控制在2.0%~2.5%。經過一個月的調整,窯系統運轉正常,窯尾煙室、分解爐常年不結皮,窯產量穩定在3000 t/d,噸熟料標煤耗由112.85 kg下降到110.71 kg,NOx下降30%~40%。

    5 經濟效益

      改造后運行指標:改造后NOx排放濃度由950~1000 mg/Nm3下降到400~500 mg/Nm3,降幅52.63%;改造后噸熟料氨水用量由4.1 kg下降到1.1 kg,降幅73.2%;因氨水的使用量減少,使熟料熱耗也下降,節能減排明顯。

    6 結束語

     

    20154月分級燃燒技術改造投入運行后,脫硝效率可達到60%,窯用煤量比改造前下降2%~3%,熟料產質量得到很大程度的提高,窯熟料日產量穩定在2950 t/d以上,熟料28 d抗壓強度在58 MPa以上。窯系統技術操作參數的設定比較重要,操作人員要學習領會改造思想理念,適應改造后的精細化操作要求。分級燃燒技術是一項無需運行成本的脫硝技術,也是水泥行業節能減排降低NOx的一項技術創新,在改造的過程中還存在很多問題,還有提高效益的空間,需進一步探討和摸索。

    作者:劉振海

    作者單位:山東聯合王晁水泥有限公司

    文章摘自《水泥》雜志2017年第2



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