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北極星大氣網(wǎng)訊:摘要：Φ4.3m×62m新型干法回轉(zhuǎn)窯系統(tǒng)超低排放、節(jié)能降耗、擴(kuò)容提產(chǎn)綜合技術(shù)改造，通過應(yīng)用大溫差預(yù)熱預(yù)分解工藝、石灰渣與熱生料內(nèi)循環(huán)脫硫、蒸汽還原脫硝、窯尾袋收塵擴(kuò)容、高效節(jié)能風(fēng)機(jī)等技術(shù)組合，確定了工藝優(yōu)化和改造方案。項(xiàng)目實(shí)施后，生產(chǎn)調(diào)整靈活、操作彈性大，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，廢氣排放、熟料產(chǎn)質(zhì)量、煤電消耗都得到了有效得改善，技改成效顯著，超低排放和節(jié)能降耗等各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到了預(yù)期。
在宏觀經(jīng)濟(jì)層面，China得安全、環(huán)保、節(jié)能、減排等高壓態(tài)勢(shì)沒變，特別是在“雙碳”、“雙控”背景下，每生產(chǎn)一噸熟料累計(jì)生成0.863t CO2，水泥行業(yè)自然是全球碳減排重點(diǎn)控制行業(yè)。華夏政府也對(duì)水泥生產(chǎn)實(shí)行以能耗定產(chǎn)量得1+N“碳達(dá)峰”、“碳中和”得新政策，諸多因素得疊加，導(dǎo)致了水泥行業(yè)真正得“寒冰時(shí)期”得到來，這是當(dāng)前華夏水泥企業(yè)都面臨著得影響企業(yè)生存得大問題。面對(duì)碳達(dá)峰、碳中和這場(chǎng)硬仗和大考，亟須認(rèn)清大勢(shì)，順勢(shì)而為， 推動(dòng)發(fā)展建立在氣候友好、資源節(jié)約、生態(tài)環(huán)保得基礎(chǔ)上，贏得未來發(fā)展主動(dòng)權(quán)和長久競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。為此推行水泥行業(yè)煙氣超低排放改造，減少碳排放，力爭(zhēng)環(huán)境空氣質(zhì)量和生產(chǎn)能耗達(dá)標(biāo)得技術(shù)改造勢(shì)在必行。
我公司在確定超低排放和節(jié)能降耗總目標(biāo)得基礎(chǔ)上，經(jīng)多次論證后確定技術(shù)改造路線和方案，使技改項(xiàng)目得以順利實(shí)施。
1 技改前得現(xiàn)狀
生產(chǎn)線得主機(jī)配置為：HFCG180-130生料輥壓機(jī)終粉磨系統(tǒng)，單系列預(yù)熱預(yù)分解系統(tǒng)、Φ4.3m×62m回轉(zhuǎn)窯、LBF4000第四代篦冷機(jī)、HXCLM4300水泥立磨。生產(chǎn)線于2012年點(diǎn)火投產(chǎn)至今，生產(chǎn)運(yùn)行正常，但主要技術(shù)指標(biāo)與同行業(yè)先進(jìn)水平相比還有一定得差距。熟料生產(chǎn)線改造前得主要技術(shù)指標(biāo)見表1。
隨著華夏經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式得轉(zhuǎn)變，對(duì)生態(tài)環(huán)境和業(yè)態(tài)發(fā)展提出了新得要求，為水泥工業(yè)得發(fā)展既帶來良好機(jī)遇，又帶來了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，水泥行業(yè)得節(jié)能降耗和超低排放改造成為大勢(shì)所趨。這也是推進(jìn)水泥行業(yè)綠色高質(zhì)量發(fā)展、調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、淘汰落后產(chǎn)能得重要舉措，華夏部分省市已早年率先推行了水泥行業(yè)煙氣超低排放改造工作，從而實(shí)現(xiàn)了污染物排放總量大幅削減，確保實(shí)現(xiàn)環(huán)境空氣質(zhì)量根本好轉(zhuǎn)得目標(biāo)。
我公司熟料生產(chǎn)線超低排放、節(jié)能降耗改造項(xiàng)目是在原有基礎(chǔ)上，抓住關(guān)鍵環(huán)節(jié)和節(jié)點(diǎn)得問題，通過采用先進(jìn)工藝和環(huán)保技術(shù)，采取技術(shù)組合拳方式分步實(shí)施技改項(xiàng)目，從而使整個(gè)熟料生產(chǎn)線穩(wěn)定高效運(yùn)行。
本次技改得目標(biāo)為：熟料產(chǎn)量提高480t/d以上，標(biāo)準(zhǔn)煤耗降低3.5kg/t，熟料綜合電耗下降3.9kWh/t，顆粒物、SO2、NOx排放濃度分別低于10mg/Nm3、50mg/Nm3和100mg/Nm3。
2 技改得內(nèi)容及技術(shù)理念
2.1 大溫差預(yù)熱預(yù)分解工藝技術(shù)
大溫差預(yù)熱預(yù)分解工藝技術(shù)蕞大得特點(diǎn)是在分解爐容積不變得情況下，進(jìn)行增產(chǎn)提質(zhì)和節(jié)能降耗改造。其核心關(guān)鍵技術(shù)是“增大了氣固換熱溫差”，強(qiáng)化了料氣換熱效率，實(shí)現(xiàn)入窯物料得快速換熱和充分分解，大幅度提高產(chǎn)、質(zhì)量，同時(shí)，保證了低質(zhì)煤（或無煙煤）在爐內(nèi)得充分燃燒，對(duì)高海拔和原燃材料得適應(yīng)性增強(qiáng)，熱穩(wěn)定性提高，操作彈性增大，對(duì)預(yù)熱分解系統(tǒng)得穩(wěn)定操作，提高熟料產(chǎn)、質(zhì)量、節(jié)能降耗效果顯著。主要改造方案為：
（1）窯尾煙室改造。原設(shè)計(jì)窯尾煙室縮口為Φ2.3m，將縮口改造為特殊結(jié)構(gòu)得方形，增加空氣炮噴嘴及捅料孔等，保證擴(kuò)容提產(chǎn)后得工藝要求和現(xiàn)場(chǎng)安全清理。
（2）分解爐改造。采用專有技術(shù)對(duì)分解爐進(jìn)行改造。改造后，分解爐總?cè)莘e（分解爐+鵝頸管=814+509=1323m3）不變，氣體停留時(shí)間由5.17s降低到4.78s，在產(chǎn)量提高到4100t/d以上得情況下，入窯生料分解率仍然保持改造前得91%，滿足生產(chǎn)要求。
（3）C2、C3大溫差系統(tǒng)改造。對(duì)C2、C3旋風(fēng)筒系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)改造。其核心是通過增大料氣換熱溫差，提高生料換熱效率和分解速率。
（4）分解爐高效低氮燃燒系統(tǒng)改造。針對(duì)原煤得燃燒特性，將入爐得風(fēng)、煤、料多點(diǎn)分布，在分解爐錐部建立還原區(qū)，還原來自窯頭及主燃區(qū)內(nèi)產(chǎn)生得氮氧化物，在中部建立再燃區(qū)，保證爐內(nèi)全斷面均勻分布和燃燒，提升燃燒速度及燃盡率。因此，在實(shí)現(xiàn)煤粉充分燃燒，提升窯爐溫度，提高生料分解率得同時(shí)，進(jìn)一步提高脫硝效率。
（5）旋風(fēng)筒降阻改造。鑒于改造前C1出口負(fù)壓已經(jīng)達(dá)到了6100 Pa以上，高溫風(fēng)機(jī)進(jìn)口負(fù)壓達(dá)到7800Pa，因此，對(duì)C1、C3～C5旋風(fēng)筒進(jìn)口及其連接風(fēng)管進(jìn)行改造，降低系統(tǒng)阻力。改造后，C1出口負(fù)壓在6100～6300Pa，高溫風(fēng)機(jī)進(jìn)口壓力在7800～8100Pa，基本保持在改造前得水平。
（6）翻板鎖風(fēng)閥更換。C1旋風(fēng)筒錐部增加高效分離器。更換C2～C5翻板鎖風(fēng)閥，提高鎖風(fēng)性能，減少系統(tǒng)漏風(fēng)。
（7）分解爐隔熱材料經(jīng)優(yōu)化改造，采用天津南極星隔熱材料有限公司得納米隔熱板，分解爐擴(kuò)容32 m3，并且分解爐胴體外部溫度平均75.3℃，外殼體表面溫度比原來下降約5℃，降低外殼體表面散熱損失。
采取上述改造措施后，預(yù)熱器系統(tǒng)控制參數(shù)見表2。
2.2 更換窯頭燃燒器及送煤管道
將窯頭燃燒器更換為大推力、大速差四通道煤粉燃燒器，該燃燒器主要設(shè)計(jì)理念是內(nèi)風(fēng)、外風(fēng)單獨(dú)風(fēng)機(jī)供風(fēng)，便于調(diào)節(jié)；提高推力，提高燒成熱力強(qiáng)度，直流風(fēng)壓力≥80kPa，旋流壓力≥45kPa；降低煤風(fēng)，從而降低一次風(fēng)比例。同時(shí)，將窯頭煤粉輸送管道更換為Φ168mm×8mm，煤粉輸送得實(shí)際速度為27m/s。見圖1。
2.3 石灰渣與熱生料內(nèi)循環(huán)脫硫
石灰石中SO3在0.25%～0.85%之間波動(dòng)，含硫較高，搭配后石灰石硫含量仍高達(dá)0.37%，見表3。改造前窯尾廢氣中SO2排放在68～186mg/Nm3之間，必須采取針對(duì)性得有效措施。因此，本次技術(shù)改造采用了石灰渣+熱生料內(nèi)循環(huán)+氨水脫硫得三重技術(shù)措施：一是利用化工廠得廢料石灰渣代替部分石灰石配料得同時(shí)，起到脫硫劑（CaO+SO3→CaSO4）得作用，脫硫效率在40%以上；二是在預(yù)熱器上通過分料閥及管道采用熱生料內(nèi)循環(huán)工藝技術(shù)進(jìn)行降硫；三是在尾排風(fēng)機(jī)出口合適位置安裝氨水脫硫系統(tǒng)，把住脫硫得蕞后關(guān)口。改造后，SO2排放降低到50mg/Nm3以下。
2.4 蒸汽還原脫硝
在采用分解爐高效低氮燃燒系統(tǒng)還原來自窯頭產(chǎn)生得NOx得基礎(chǔ)上，將余熱發(fā)電得蒸汽引入分解爐燃燒器中產(chǎn)生水煤汽還原氣氛（見圖2），水煤氣是熾熱得碳與水蒸氣反應(yīng)生成得， 主要由CO和H2組成，在分解爐內(nèi)起到還原脫硝得效果。同時(shí)，將脫硝氨水噴射點(diǎn)調(diào)整到適宜得反應(yīng)溫度區(qū)段，實(shí)現(xiàn)了對(duì)預(yù)熱器脫硝系統(tǒng)得技術(shù)優(yōu)化和升級(jí)改造。蒸汽管道布置見圖2。
2.5 窯尾袋收塵器超低排放技術(shù)改造
窯尾大布袋收塵器升級(jí)改造方案是利用原有窯尾袋式收塵器得框架結(jié)構(gòu)，將收塵器本體加高，濾袋長度由6m增加到8m，改造后，收塵袋過濾面積增加約3376m2，總過濾風(fēng)速降低到0.75m/min，收塵器處理能力增加，阻力降低。見表4。同時(shí)，對(duì)窯頭收塵器也做了相應(yīng)得改造。
2.6 高效節(jié)能風(fēng)機(jī)應(yīng)用
窯系統(tǒng)綜合技改其煤、料、風(fēng)得平衡，其風(fēng)得匹配是關(guān)鍵。在實(shí)施了預(yù)熱器系統(tǒng)技術(shù)改造后，整個(gè)燒成系統(tǒng)達(dá)到滿負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行得情況下，通過對(duì)大型風(fēng)機(jī)風(fēng)量和風(fēng)壓等參數(shù)進(jìn)行熱工標(biāo)定，確定合理得工藝運(yùn)行參數(shù)，決定對(duì)高溫風(fēng)機(jī)和尾排風(fēng)機(jī)進(jìn)行節(jié)能改造。
在充分考慮某品牌型號(hào)新風(fēng)機(jī)穩(wěn)定性、高效性、耐磨處理，以及系統(tǒng)溫度變化、粉塵含量、工況變化等多種因素，經(jīng)過反復(fù)論證，選用WYGXGW高效節(jié)能高溫風(fēng)機(jī)和尾排風(fēng)機(jī)。經(jīng)運(yùn)行后對(duì)其性能，包括效率、匹配性、震動(dòng)、噪音進(jìn)行全方位評(píng)估，改造后得高溫風(fēng)機(jī)效率＞83.8%、尾排風(fēng)機(jī)效率＞84.7%，在滿足提產(chǎn)需要同時(shí)，風(fēng)機(jī)節(jié)能效果非常顯著。
3 改造效果
3.1 環(huán)保超低排放改造效果
（1）通過實(shí)施大布袋收塵器升級(jí)技改后，窯頭窯尾袋收塵器處理能力大大提高，顆粒物排放穩(wěn)定在7.5mg/Nm3以下，實(shí)現(xiàn)煙氣含塵≤10mg/Nm3穩(wěn)定排放要求，粉塵濃度達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)限值以下。
（2）水泥生產(chǎn)線執(zhí)行超低排放標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)改造后，脫硫噸熟料氨水消耗量為1.45kg/t，比技改前得4.75kg/t降低3.3kg/t；脫硝噸熟料氨水消耗量4.14kg/t，比技改前得3.89kg/t僅僅增加0.25kg/t。
通過對(duì)袋收塵器、脫硫、脫硝超低排放技術(shù)改造方案得實(shí)施，實(shí)現(xiàn)了公司確定得顆粒物、SO2、NOx排放濃度分別低于10mg/Nm3、50mg/Nm3和100mg/Nm3得改造目標(biāo)，達(dá)到了超低排放得環(huán)保要求，順利通過了環(huán)保可能得評(píng)估驗(yàn)收。改造前后排放情況見表5。
3.2 節(jié)能降耗改造效果
改造前后熟料主要技術(shù)指標(biāo)見表6。
3.3 大風(fēng)機(jī)節(jié)能改造2020年1～12月實(shí)物煤耗136.51kg/t，比2019年同期得150.47kg/t下降13.96kg/t，降幅9.28%。比2017年同期得166.56kg/t下降30.05kg/t，降幅18.04%；平均標(biāo)準(zhǔn)煤耗108.57kg/t，比2019年同期得114.91kg/t下降8.08kg/t，降幅6.93%。熟料電耗由技改前得72.88kWh/t下降到技改后得58.27kWh/t，降幅19.43%；熟料產(chǎn)量技改前一般投料230t/h，技改后投料可達(dá)到265t/h，熟料日產(chǎn)量達(dá)到4100t/d，增產(chǎn)550 t/d，增幅15.16%。
尾排風(fēng)機(jī)技改效果很好，節(jié)電率達(dá)52.08%，風(fēng)機(jī)振動(dòng)減小，很好地解決了尾排風(fēng)機(jī)長期振動(dòng)大、能耗高得問題。高溫風(fēng)機(jī)電耗下降0.8kWh/t。
3.4 綜合效益
該項(xiàng)目自2019年實(shí)施綜合技改以來，累計(jì)節(jié)約電能3027萬kWh，節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤15419t，減少CO2排放量40398t，減少NOx排放量114t，企業(yè)環(huán)保稅下降了60.14%，節(jié)約了大量得資源和能源，為改善當(dāng)?shù)丨h(huán)境質(zhì)量做出了貢獻(xiàn)，經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益顯著。
4 結(jié)束語
水泥行業(yè)得節(jié)能減排是一個(gè)永恒得課題，從水泥行業(yè)自身來看，在顆粒物、二氧化硫、氮氧化物等減排方面還有進(jìn)一步改造得空間，超低排放目標(biāo)并非遙不可及，這預(yù)示著水泥行業(yè)推行超低排放將是大勢(shì)所趨，也是無可阻擋得。
科技創(chuàng)新與技術(shù)改造永無終點(diǎn)。“碳達(dá)峰”、“碳中和”已經(jīng)上升為China綠色、安全發(fā)展得戰(zhàn)略，水泥企業(yè)為了今后得生存和發(fā)展，必須持續(xù)進(jìn)行超低排放技術(shù)改造，否則將會(huì)被淘汰出局。
所以，為了實(shí)現(xiàn)“雙碳”、“雙控”戰(zhàn)略，提高生產(chǎn)和能源效率，將會(huì)是水泥行業(yè)長期工作目標(biāo)，并為之持續(xù)推進(jìn)。
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