技術領域

本發(fā)明涉及環(huán)境保護領域，具體涉及水泥生產(chǎn)線的煙氣脫硝，尤其涉及一種ERD+燃煤飽和蒸汽催化燃燒脫硝裝置；此外，本發(fā)明還涉及一種ERD+燃煤飽和蒸汽催化燃燒脫硝的工藝方法。

背景技術：

《“十二五”節(jié)能減排綜合性工作方案》（國發(fā)〔2011〕26號）、《國家環(huán)境保護“十二五”規(guī)劃》（國發(fā)〔2011〕42號）、《節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃》（國發(fā)〔2012〕40號）、《重點區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃》（環(huán)發(fā)〔2012〕130號）、《關于執(zhí)行大氣污染物特別排放限值的公告》（環(huán)境保護部公告2013年第14號）等文件明確規(guī)定2015年水泥行業(yè)NOx排放量控制在150萬噸，淘汰水泥落后產(chǎn)能3.7億噸；對新型干法窯降氮脫硝，新、改、擴建水泥生產(chǎn)線綜合脫硝效率不低于60%；在大氣污染防治重點地區(qū)，對水泥行業(yè)實施更加嚴格的特別排放限制。《水泥工業(yè)大氣污染物排放標準》(GB4915-2013)， NOx 排放限值由800mg/Nm³ 提高至到400 mg/Nm³，2017年1月1日起執(zhí)行300 mg/Nm³。現(xiàn)在，重點地區(qū)的水泥窯及窯尾余熱利用系統(tǒng)NOx 排放限值為300 mg/Nm³，部分地區(qū)氮氧化物排放標準達到200 mg/Nm³和150 mg/Nm³，甚至更低。進入“十三五”，環(huán)保形勢的變化對水泥工業(yè)的大氣污染防治、特別是NOx總量減排提出了更高要求。

SNCR選擇性非催化還原脫硝——市場占有率最大的脫硝技術，氨氮比設計為1~1.5。脫硝運行成本高，增大了企業(yè)負擔。

申請人于2013年3月22日申請的申請?zhí)枮?01310095381.1的發(fā)明專利公開了一種高效再燃脫硝裝置及工藝方法，該裝置包括一分解爐，分解爐的底部設二次風入口，其與水泥回轉窯連接；分解爐的下段由下至上包括低氮主燃燒器、再燃燃燒器，在低氮主燃燒器位置設生料入口；煤粉倉的煤粉從低氮主燃燒器、再燃燃燒器進入分解爐；在生料入口下方設三次風入口，其與水泥回轉窯的冷卻機連接；分解爐的上段由下至上設燃盡風入口和SNCR噴槍；燃盡風入口與三次風入口及水泥回轉窯的冷卻機連接；SNCR噴槍與離心泵、氨水儲罐裝置連接；分解爐的上段設煙氣出口，煙氣出口與旋風預熱器、電收塵器、煙囪連接。該專利的缺點在于：

（1）ERD高效再燃脫硝技術應用于熱值高的煙煤效果更佳；

（2）無氨脫硝率約為40%；

（3）易引起后燃現(xiàn)象。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種ERD（efficient reburning denitration，高效再燃脫硝）+燃煤飽和蒸汽催化燃燒脫硝裝置，本裝置具有工藝流程簡單、運行成本低，系統(tǒng)穩(wěn)定性高，優(yōu)化熟料生產(chǎn)工藝，促進煤粉充分燃燒，避免后燃現(xiàn)象、脫硝效率高、應用廣泛等優(yōu)勢。它降低政府及企業(yè)治理環(huán)境污染投資成本，改善當?shù)氐拇髿猸h(huán)境質量，使水泥廠的NOx排污費進一步降低。為此，本發(fā)明還提供ERD+燃煤飽和蒸汽催化燃燒脫硝方法。

為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種ERD+燃煤飽和蒸汽催化燃燒脫硝裝置，包括：一分解爐，分解爐的底部設二次風入口，其與水泥回轉窯連接；分解爐由下至上包括還原區(qū)、主燃區(qū)、再燃區(qū)和燃盡區(qū)，在還原區(qū)、再燃區(qū)分別安裝還原區(qū)飽和蒸汽催化燃燒器、再燃區(qū)飽和蒸汽催化燃燒器；還原區(qū)飽和蒸汽催化燃燒器、再燃區(qū)飽和蒸汽催化燃燒器與蒸汽流量計量裝置連接，蒸汽流量計量裝置與蒸汽穩(wěn)壓罐連接，蒸汽穩(wěn)壓罐與蒸汽主管道連接，主燃區(qū)和燃盡區(qū)分別與三次風和燃盡風連接，為富氧燃燒區(qū)，以確保系統(tǒng)煤粉燃盡。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術方案，在所述主燃區(qū)位置設C4下料管入分解爐第一生料入口，在所述還原區(qū)位置設C4下料管入分解爐第二生料入口；所述C4是第四級預熱分離器；所述C4下料管中設置電動三通閥門用于分料。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術方案，在所述主燃區(qū)位置設三次風入口，所述分解爐的上段設燃盡區(qū)以及燃盡風入口；燃盡風入口與三次風入口及水泥回轉窯的冷卻機連接。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術方案，在所述分解爐與所述水泥回轉窯連接處連接有C5，所述C5是第五級預熱分離器，在C5出口設置SNCR噴槍，SNCR噴槍均勻布置在C5出口的圓周壁面上；在所述分解爐的頂部所設的分解爐出口煙道處設置SNCR噴槍；所述SNCR噴槍上設智能型電磁流量計。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術方案，從煤粉倉輸送來的煤粉通過還原煤粉管道，主燃煤粉管道，再燃煤粉管道分別進入分解爐的還原區(qū)、主燃區(qū)、再燃區(qū)；所述還原煤粉管道，主燃煤粉管道，再燃煤粉管道都安裝有耐磨陶瓷電動閥門。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術方案，所述蒸汽流量計量裝置中設置智能型渦街流量計、溫度變送器、壓力變送器。

此外，本發(fā)明還提供一種采用上述裝置進行ERD+燃煤飽和蒸汽催化燃燒脫硝的工藝方法，包括如下步驟：

（1）生料從生料入口處進入分解爐進行分解；從煤粉倉輸送來的煤粉分成三路管道分別進入分解爐的還原區(qū)、主燃區(qū)、再燃區(qū)；

（2）還原區(qū)轉化來自窯頭煤粉燃燒以及高溫煙氣經(jīng)過水泥回轉窯產(chǎn)生的氮氧化物；主燃區(qū)的煤粉與來自水泥回轉窯的高溫二次風接觸后開始燃燒釋放熱量；再燃區(qū)煤粉是與主燃區(qū)煤粉燃燒產(chǎn)生的煙氣接觸制造還原氣氛，轉化由還原區(qū)剩余及主燃區(qū)生成的氮氧化物；

（3）飽和蒸汽通過蒸汽主管道引入蒸汽穩(wěn)壓罐，再通過蒸汽穩(wěn)壓罐出口設置蒸汽流量計量裝置分別進入還原區(qū)飽和蒸汽催化燃燒器與再燃區(qū)飽和蒸汽催化燃燒器，從而進入分解爐中營造的還原區(qū)以及再燃區(qū)；燃燒器中設置催化劑，飽和蒸汽與煤粉接觸混合通過催化劑的作用產(chǎn)生水煤氣反應，使得部分煤粉從非均相燃燒轉化為均相燃燒，抑制了NOx的生成。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術方案，步驟（2）中，所述主燃區(qū)通過三次風入口補入的氧氣使得主燃煤粉充分燃燒，保證了生料的分解效率；為了保證再燃煤粉的充分燃燒，從三次風管引入一股燃盡風從燃盡風入口進入分解爐再燃煤粉的上方建立燃盡區(qū)，來保證再燃煤粉的充分燃燒，提升窯爐溫度，提高生料的分解率。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術方案，步驟（3）中，所述飽和蒸汽通過蒸汽主管道引入蒸汽穩(wěn)壓罐后，通過減壓裝置，將壓力控制在0.5MPa，再進入蒸汽流量計量裝置；所述蒸汽流量計量裝置用于對蒸汽溫度、壓力和流量參數(shù)進行檢測，通過蒸汽調節(jié)閥控制蒸汽用量。

作為本發(fā)明優(yōu)選的技術方案，在步驟（3）之后增加如下步驟：在所述分解爐與所述水泥回轉窯連接處連接有C5（第五級預熱分離器），在C5（第五級預熱分離器）出口處接入SNCR噴槍，噴淋氨水。

本發(fā)明ERD+燃煤飽和蒸汽催化燃燒脫硝技術是由申請人針對燃煤窯爐在ERD的基礎上研發(fā)的一種高效率、低運行成本的脫硝技術，ERD+無氨脫硝效率最高可達80%，甚至可以實現(xiàn)零成本脫硝，大大降低了企業(yè)脫硝的負擔。

ERD+燃煤飽和蒸汽催化燃燒脫硝技術的核心是針對燃煤的燃燒特性，在提升燃煤燃燒速度及燃盡率的基礎上達到高的脫硝效率。它將入分解爐的風、煤、料多點分布，在分解爐的中部分出部分尾煤，在分解爐下錐部分出部分的尾煤及生料建立下部還原區(qū)和中部還原區(qū)（再燃區(qū)），在分解爐的中部再燃區(qū)上部分出部分的三次風建立燃盡區(qū)，通過控制窯尾煤粉的燃燒及分解爐三次風的流量和走向，轉化來自窯頭及主燃區(qū)內產(chǎn)生的氮氧化物，未燃燒完全的再燃煤粉在上升的過程中與燃盡風接觸，實現(xiàn)煤粉充分燃燒，提升窯爐溫度，提高生料分解率。

在分解爐還原區(qū)，尾煤通過我公司研發(fā)的燃煤飽和蒸汽催化燃燒器噴入分解爐，產(chǎn)生的促燃及低氮效果分為以下幾點：1.飽和蒸汽浸入灼熱碳晶體結構矩陣，在碳—水蒸汽氣化反應過程中，促進CO和碳氧配合物C(O)， C(O)會發(fā)生分解生成CO、CH₄、H₂、HCN等還原劑，用于氮氧化物的還原；2.飽和水蒸汽促進CO和CO₂的生成速度以及O₂消耗速度，加劇了還原氣氛的產(chǎn)生；3.煤粉中的燃料氮分為焦炭氮和揮發(fā)分氮，飽和水蒸汽對煤粉熱解含氮產(chǎn)物NH₃與HCN的析出起到促進作用，這對于控制NO的生成起到重要作用。4.飽和水蒸氣產(chǎn)生水煤氣反應，生成CO和H₂對NO產(chǎn)生還原作用。5.飽和水蒸汽的加入使得部分煤粉從非均相燃燒轉化為均相燃燒，對煤粉的燃燒起到促進作用，煤粉的燃盡率大大提升，提升率可達50%或更高。

項目實施后氮氧化物可降低50%，分解爐溫度場均勻，有效利用率提升，生料分解率可提升2%左右，燃煤在飽和蒸汽的催化燃燒下燃盡時間縮短，燃盡率大大提升，系統(tǒng)熱耗降低顯著，單位熟料可降低標煤1~3kg。

下面對本發(fā)明的原理做具體說明：

1、ERD高效再燃脫硝工藝原理

高效再燃脫硝技術通過控制入分解爐內燃料、熱風的流量及走向，將分解爐從下往上分為主燃區(qū)、再燃區(qū)、燃盡區(qū)。將主燃燒區(qū)的燃料和三次風以相同比例分配一部分至分解爐的中上部，使燃料在主燃燒區(qū)充分燃燒放熱，減少分解爐錐體部分及煙室結皮；在主燃區(qū)上部，加入一部分燃料，在缺氧的氣氛下形成還原區(qū)，利用還原燃燒產(chǎn)生的碳氫基團、CO、HCN、CN、NHi等活性基團還原已經(jīng)形成的氮氧化物并抑制氮氧化物的轉化，有效還原窯內及分解爐主燃燒區(qū)產(chǎn)生的氮氧化物；在還原上部加入部分三次風，保證燃料的燃盡。

1）再燃脫硝技術降低NOx的基本原理

NOx在遇到烴根CHi、未完全燃燒產(chǎn)物CO、C和未完全燃燒中間產(chǎn)物HCN基團、NHi基團時，會被還原為N₂。這就是再燃降低NOx的基本原理。據(jù)此，將整個爐膛分為三個區(qū)：主燃區(qū)，再燃區(qū)與燃盡區(qū)。將占入爐總熱量80％～85％的燃料送入α＞1的主燃區(qū)，使燃料中的氮盡可能的轉化為NOx。其余占入爐總熱量15％～20％的燃料送入主燃區(qū)上部的再燃區(qū)，在α＜1的條件下形成還原性氣氛，使得在主燃區(qū)中生成的NOx在再燃區(qū)中被還原成氮分子，同時抑制新的NOx的生成，使NOx的排放濃度進一步降低。借助在再燃區(qū)上方布置的“火上風”噴口形成的燃盡區(qū)，使在再燃區(qū)的未完全燃燒產(chǎn)物得以燃盡。

2）再燃脫硝技術降低NOx的化學反應機理

再燃煤粉在還原性氣氛下生成的烴根CHi、CO、焦炭和未完全燃燒中間產(chǎn)物HCN基團，以下兩個主要反應控制著再燃降低NOx排放的水平：

C，CH，CH₂＋NO→HCN＋…(1)

HCN＋O，OH→N₂＋…(2)

敏感系數(shù)最大的兩個反應為：

H＋O₂→OH＋O…(3)

C，CH，CH₂＋NO→HCN＋…(4)

再燃降低NOx排放機理中，HCN是一種

十分重要的中間產(chǎn)物，在富燃料情況下有以下反應：

CHi＋NO→HCN＋…(5)

然后HCN通過如下的反應還原為N₂：

HCN＋O→NCO＋H…(6)

NCO＋H→NH＋CO…(7)

NH＋H→N＋H₂…(8)

N＋NO→N₂＋O…(9)

部分再燃煤粉在還原性氣氛下的中間產(chǎn)物氨基也是還原主燃區(qū)內已生成NOx的一個重要途徑：

NO＋NHi→N₂＋…(10)

由此，再燃煤粉在還原性氣氛下對主燃區(qū)煤粉燃燒生成的氮氧化物的還原反應中，再燃燃料中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物氰基、氨基和烴根等起到分解氮氧化物的作用。實際應用中應使再燃區(qū)產(chǎn)生還原性氣氛，并盡量使烴根CHi與NO相接觸，避免CHi與O接觸，以保證燃料分級燃燒對降低NOx排放的效果。

2、ERD+燃煤飽和蒸汽催化燃燒脫硝技術化學反應原理

碳—水蒸汽的氣化反應是水蒸汽解離生成·OH自由基氧化碳發(fā)生化學反應的結果，水蒸汽解離生成·OH自由基，水蒸汽在高溫條件下發(fā)生解離，生成H·和·OH自由基，·OH自由基具有極強的氧化能力，是一種非選擇性的氧化劑，幾乎能氧化各種有機物和無機物，水蒸汽氣化過程主要分為以下幾個步驟：

鏈引發(fā)：高溫條件下H₂O分子擴散到碳表面并被表面的碳原子吸附發(fā)生解離，生成反應性非常高的H·和·OH自由基：H₂O H·+·OH

鏈反應：自由基是化學上不飽和的離子具有很高的反應能力，因此·OH與碳表面的碳原子快速發(fā)生反應生成：C+·OH C(O)+ H·

鏈終止：生成C(O)根據(jù)反應環(huán)境的不同，部分C(O)從碳表面脫附生成CO，部分C(O)與·OH繼續(xù)反應生成H·和CO₂，H·與H·發(fā)生反應生成H₂，生成的氣體擴散到氣相主體中。

再燃煤粉在還原性氣氛下生成的烴根CHi、CO、焦炭和未完全燃燒中間產(chǎn)物HCN基團，以下兩個主要反應控制著再燃降低NO_x排放的水平：

C，CH，CH₂＋NO→HCN＋… (1)

HCN＋O，OH→N₂＋… (2)

敏感系數(shù)最大的兩個反應為：

H＋O₂→OH＋O …(3)

C，CH，CH₂＋NO→HCN＋… (4)

再燃降低NO_x排放機理中，HCN是一種十分重要的中間產(chǎn)物，在富燃料情況下有以下反應：

CH_i＋NO→HCN＋…(5)

然后HCN通過如下的反應還原為N₂：

HCN＋O→NCO＋H …(6)

NCO＋H→NH＋CO …(7)

NH＋H→N＋H₂ …(8)

N＋NO→N₂＋O …(9)

水蒸氣和煤焦接觸產(chǎn)生的CO、H₂以及部分再燃煤粉在還原性氣氛下的中間產(chǎn)物氨基也是還原主燃區(qū)內已生成NO_x的一個重要途徑：

NO＋NH_i→N₂＋…(10)

2C＋2NO→N₂＋2CO…(11)

2H₂＋2NO→N₂＋H₂O…(12)

2CO＋2NO→N₂＋CO₂…(13)

由此，再燃煤粉在還原性氣氛下對主燃區(qū)煤粉燃燒生成的氮氧化物的還原反應中，再燃燃料中產(chǎn)生的中間產(chǎn)物氰基、氨基和烴根等起到分解氮氧化物的作用。實際應用中應使再燃區(qū)產(chǎn)生還原性氣氛，并盡量使烴根CH_i與NO相接觸，避免CHi與O接觸，以保證燃料分級燃燒對降低NO_x排放的效果。

3、 ERD+燃煤飽和蒸汽催化燃燒脫硝技術優(yōu)勢

3.1飽和蒸汽對系統(tǒng)影響

碳水反應吸熱，產(chǎn)物燃后補回。標況下，1mol純碳與水蒸氣完全反應時的吸熱和所產(chǎn)水煤氣完全燃燒時的放熱情況如下：

C＋H₂O→CO＋H₂ …+131.307 (14)

2CO＋2NO→N₂＋2CO₂ …-282.994 (15)

2H₂＋2NO→N₂＋H₂O…-241.827 (16)

以上化學反應式的吸熱和放熱差值，正好等于標態(tài)下1mol純碳完全燃燒放出來的熱量：

C＋O₂→CO₂…-393.514 (17)

由此可見，蒸汽的補入對煤耗無負面影響。

飽和蒸汽浸入灼熱碳晶體結構矩陣，在碳—水蒸汽氣化反應過程中，促進CO和碳氧配合物C(O)，隨后C(O)會發(fā)生分解生成CO、CH₄、H₂、HCN等還原劑，用于氮氧化物的還原；

飽和蒸汽促進CO和CO₂的生成速度以及O₂消耗速度，在揮發(fā)份為主的反應階段促進CO₂的生成更明顯，而焦炭為主的反應階段促進CO的生成更明顯。但單位質量煤粉的CO₂的生成量和O₂消耗量均降低、CO生成量增加，加劇了還原氣氛的產(chǎn)生；

煤粉中的燃料氮分為焦炭氮和揮發(fā)分氮，飽和蒸汽對煤粉熱解含氮產(chǎn)物NH₃與HCN的析出起到促進作用，這對于控制NO的生成起到重要作用。對于通常焦炭N的轉化難以控制來說，把煤中的N轉化為揮發(fā)份N更利于控制NO的生成。控制好揮發(fā)份的燃燒氣氛、溫度，就能較好地控制NO的生成，還原性氣氛中，揮發(fā)份中NH₃與HCN對NO也起到還原作用；

飽和蒸汽的加入產(chǎn)生水煤氣反應，生成CO和H₂對NO產(chǎn)生還原作用，另外，飽和蒸汽的加入使得部分煤粉從非均相燃燒轉化為均相燃燒，對煤粉的燃燒起到促進作用，氣體的快速燃燒也造成了周圍的氧氣消耗，還原性氣氛的形成也抑制了NO的生成。

由此可見，飽和蒸汽的補入既可提高燃煤的燃盡效率，又可以營造還原氣氛，促進氮氧化物的還原。

3.2過量空氣系數(shù)的控制對系統(tǒng)影響

項目改造后，分解爐出口平均氧含量控制在2%左右，改善煤粉在分解爐內的燃燒狀態(tài)，降低CO濃度，提高煤粉的燃盡率。

在保證窯內正常通風，確保窯內不出現(xiàn)還原氣氛的前提下，通過控制回轉窯內過剩風量，適當降低系統(tǒng)風量。一方面降低了燒成系統(tǒng)由于拉風過大而產(chǎn)生過多的熱量損失，另一方面保證煤粉的燃盡率，提高分解爐的發(fā)熱能力。

3.3 ERD高效再燃技術的應用

ERD+燃煤飽和蒸汽催化燃燒脫硝技術，煤風料多點分布，使分解爐溫度場均布，既避免了高溫區(qū)的大面積出現(xiàn)，也縮小了低溫區(qū)域容積，煤粉熱能利用率提升顯著；分解爐有效反應溫度區(qū)域增加，分解爐相對爐容增加；分解爐錐部增加料、煤噴入點，延長了部分原料（30%~40%）的反應時間，分解爐有效利用率增加。

3.4氨氮比的控制

從圖2可知，SNCR脫硝裝置的脫硝效率隨著氨氮比的增加而增加呈緩慢增長的趨勢，當SNCR的脫硝效率接近80%時，隨著氨水用量的增加，脫硝效率不再增加，也就是說，噴再多的氨水也無法繼續(xù)降低氮氧化物的濃度。

通常SNCR脫硝裝置的氨氮比1.2～1.5，經(jīng)ERD脫硝技術改造后，氨氮比降低為0.8～1.1，也就說減少氨逃逸，提高氨水與氮氧化物的反應程度，從而降低由于氨氣氧化和水分蒸發(fā)而帶走的熱量損失。

與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果在于：

（1）引入飽和蒸汽以后，一方面：可以提高煤粉燃燒速度，使煤粉燃盡時間縮短50%以上；另一方面：碳與水蒸氣反應生成還原劑，可以提高還原區(qū)還原劑濃度，提高脫硝效率，具有雙重作用；

（2）相對于ERD高效再燃脫硝技術，ERD+飽和蒸汽催化燃燒技術在上述技術的基礎上增加還原區(qū)煤粉入爐，使煤粉與空氣混合更均勻，促進煤粉燃燒的同時，可以減少分解爐局部溫度過高的問題；

（3）通過引出“火上風”，在分解爐內形成第二個還原區(qū)，分解爐內建立兩個還原區(qū)（分解爐錐部和分解爐中部），原有ERD高效再燃脫硝技術只有分解爐中部一個還原區(qū)，兩個還原區(qū)增加了NOx與還原劑反應的時間，提高脫硝效率；

（4）ERD+飽和蒸汽催化燃燒技術引入分料系統(tǒng)，通過分料，使煤粉燃燒放出的熱量，充分被生料吸收，另外，生料的吸熱速率越快，越有利于煤粉的燃燒，而且，可以平衡分解爐內溫度，避免分解爐內高溫區(qū)的產(chǎn)生。

（5）ERD+飽和蒸汽催化燃燒裝置適應性強，不僅適用于煙煤，同樣在無煙煤也能實現(xiàn)高效脫硝。

（6）ERD+飽和蒸汽催化燃燒裝置克服了ERD高效再燃脫硝技術無氨脫硝效率不高于40%的缺陷，能進一步的實現(xiàn)更高脫硝效率，最終實現(xiàn)無氨脫硝。在ERD+燃煤飽和蒸汽催化燃燒脫硝技術中，氨水是在燃燒工藝控制除去50%的氮氧化物后噴淋。因此，ERD+燃煤飽和蒸汽催化燃燒脫硝技術控制氮氧化物的工藝脫硝效率更高，燃燒后控制所需的還原劑用量大大減小，氨氮比設計為0~0.8，從源頭上降低了氨逃逸的可能性，氨逃逸可控制在6ppm（4.55mg/m³)以內。

（7）ERD+燃煤飽和蒸汽催化燃燒脫硝技術優(yōu)勢在于在優(yōu)化燃燒系統(tǒng)工藝的同時控制了氮氧化物的產(chǎn)生，并且其工藝流程簡單、運行成本低，系統(tǒng)穩(wěn)定性高，優(yōu)化熟料生產(chǎn)工藝，脫硝效率高等優(yōu)勢。它降低政府及企業(yè)治理環(huán)境污染投資成本，改善當?shù)氐拇髿猸h(huán)境質量，使水泥廠的NOx排污費進一步降低。為水泥行業(yè)脫硝提供了一個保護環(huán)境、節(jié)能減排的新模式。本發(fā)明通過工藝改造降低氮氧化物原始濃度，系統(tǒng)改造后，在不使用氨水的情況下脫硝率可達50%以上，降低脫硝成本、減少因氨逃逸引起的二次污染。實施ERD+燃煤飽和蒸汽催化燃燒脫硝技術改造后，NOx排放指標先進，能有效減少環(huán)境污染，降低對人體健康危害，達到節(jié)能減排的目的，NOx排放符合國家不斷提高的環(huán)保標準，最終以最低的運行成本實現(xiàn)將NOx排放標準控制在100mg/Nm³以下。

（8）通過工藝優(yōu)化，使系統(tǒng)溫度場分布均勻，生料的分解率提高2%，穩(wěn)定產(chǎn)品質量；

（9）改善燃燒途徑，讓煤粉充分燃燒，優(yōu)化工藝，使噸熟料煤耗降低1~2千克；

（10）與水泥廠轉型無縫對接，分解爐的流場布置使窯爐協(xié)同處理廢棄物處理量更高，且固廢處理使系統(tǒng)脫硝率更高，達到固廢處理、脫硝率雙贏的局面。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種ERD+燃煤飽和蒸汽催化燃燒脫硝裝置的結構示意圖。

圖2是本發(fā)明的SNCR系統(tǒng)氨氮比與脫硝效率關系示意圖。

圖中附圖標記說明如下：

1是煤粉；2是還原區(qū)；2A是還原煤粉管道；3是主燃區(qū)；3A是主燃煤粉管道；4是再燃區(qū)；4A是再燃煤粉管道；5是C4（第四級預熱分離器）下料管入分解爐第一生料入口；6是C4（第四級預熱分離器）下料管入分解爐第二生料入口；7是水泥回轉窯；8是三次風入口；9是燃盡風入口；10是蒸汽主管道；11是蒸汽穩(wěn)壓罐；12是蒸汽流量計量裝置；13是還原區(qū)飽和蒸汽催化燃燒器；14是再燃區(qū)飽和蒸汽催化燃燒器；15是C5（第五級預熱分離器）出口；16是分解爐；17是燃盡區(qū)，18是電動三通閥門，19是分解爐出口煙道。

具體實施方式

下面結合具體實施例進一步闡明本發(fā)明，但這些實施例只是用于說明本發(fā)明，而不是來限制本發(fā)明的范圍。

實施例1

如圖1所示，本發(fā)明提供一種ERD+燃煤飽和蒸汽催化燃燒脫硝裝置，包括：

一分解爐16，分解爐16的底部設二次風入口，其與水泥回轉窯7連接；分解爐16由下至上包括還原區(qū)2、主燃區(qū)3、再燃區(qū)4、燃盡區(qū)17，在還原區(qū)2、再燃區(qū)4分別安裝還原區(qū)飽和蒸汽催化燃燒器13、再燃區(qū)飽和蒸汽催化燃燒器14；在主燃區(qū)3位置設C4（第四級預熱分離器）下料管入分解爐第一生料入口5，在還原區(qū)2位置設C4（第四級預熱分離器）下料管入分解爐第二生料入口6；主燃區(qū)3和燃盡區(qū)17分別與三次風和燃盡風連接，為富氧燃燒區(qū)，以確保系統(tǒng)煤粉燃盡。在主燃區(qū)3位置設三次風入口8，分解爐16的上段設燃盡區(qū)17以及燃盡風入口9；燃盡風入口9與三次風入口8及水泥回轉窯7的冷卻機連接；還原區(qū)飽和蒸汽催化燃燒器13、再燃區(qū)飽和蒸汽催化燃燒器14與蒸汽流量計量裝置12連接，蒸汽流量計量裝置12與蒸汽穩(wěn)壓罐11連接，蒸汽穩(wěn)壓罐11與蒸汽主管道10連接。在分解爐16與水泥回轉窯7連接處連接有C5（第五級預熱分離器），在C5（第五級預熱分離器）出口15設置SNCR噴槍，SNCR噴槍均勻布置在C5（第五級預熱分離器）出口15的圓周壁面上。

本發(fā)明裝置與申請?zhí)枮?01310095381.1的發(fā)明專利公開的ERD高效再燃脫硝裝置相比，有如下改進：

1）燃燒器

系統(tǒng)分別為還原區(qū)2、再燃區(qū)4、安裝還原區(qū)飽和蒸汽催化燃燒器13, 再燃區(qū)飽和蒸汽催化燃燒器14，以達到提高燃煤速率，還原氮氧化物的目的。

）飽和蒸汽穩(wěn)壓輸送系統(tǒng)

從余熱發(fā)電飽和蒸汽氣包取飽和蒸汽進入蒸汽穩(wěn)壓罐11，通過減壓裝置，將壓力控制在0.5MPa左右， 進入蒸汽流量計量裝置12。

）飽和蒸汽計量檢測控制系統(tǒng)

通過設置蒸汽流量計量裝置12，對蒸汽溫度、壓力和流量等參數(shù)進行檢測，通過蒸汽調節(jié)閥控制蒸汽用量。

）煤粉系統(tǒng)改造

再燃管道入爐位置及角度調整、主燃煤粉管道分支下移。

ERD高效再燃脫硝技術（申請?zhí)枮?01310095381.1的發(fā)明專利）中煤粉管道設立主燃區(qū)和再燃區(qū)進入分解爐，本發(fā)明ERD+飽和蒸汽催化燃燒裝置增加還原區(qū)2煤粉入爐，同時在還原區(qū)2及再燃區(qū)4配合加入飽和蒸汽，極大地促進氮氧化物的還原，提高了脫硝效率。

）C4分料改造

調整C4分料入爐位置（原有C4下料位置在圖1中C4（第四級預熱分離器）下料管入分解爐第一生料入口5的位置，調整分料后分成兩路入爐C4（第四級預熱分離器）第一生料入口5和C4（第四級預熱分離器）下料管入分解爐第二生料入口6，通過分料，使煤粉燃燒放出的熱量，充分被生料吸收，另外，生料的吸熱速率越快，越有利于煤粉的燃燒，而且，可以平衡分解爐內溫度，避免分解爐16內高溫區(qū)的產(chǎn)生，使生料在燃盡區(qū)17分解，降低燃盡區(qū)17二次高溫產(chǎn)生的可能性。

）電氣控制系統(tǒng)

電氣控制系統(tǒng)能夠實現(xiàn)自動控制，保證本系統(tǒng)的高效方便運行，主要體現(xiàn)在一下幾個方面：

（1）還原煤粉管道2A，主燃煤粉管道3A，再燃煤粉管道4A至還原區(qū)、主燃區(qū)、再燃區(qū)管路都安裝有耐磨陶瓷電動閥門，能夠根據(jù)中控操作的需求自動調整喂煤比例，保證分解爐溫度及窯況正常運行；

（2）蒸汽流量計量裝置12中設置智能型渦街流量計、溫度變送器、壓力變送器，實時在線監(jiān)測蒸汽管路中蒸汽的流量、溫度與壓力并能在中控系統(tǒng)實現(xiàn)遠傳，便于操作人員觀察。

（3）C4（第四級預熱分離器）下料管中設置電動三通閥門18用于分料并能在中控操作，能夠在本技術中實現(xiàn)自動分料，保證在實現(xiàn)高效脫硝的同時提高生料分解率，提升窯況質量。

（4）C5（第五級預熱分離器）出口15新增SNCR噴槍，SNCR噴槍流量也能通過SNCR噴槍上設的智能型電磁流量計反饋至中控畫面，中控操作員能夠根據(jù)環(huán)保在線數(shù)據(jù)實時調節(jié)噴氨流量，保證在環(huán)保達標的情況下實現(xiàn)系統(tǒng)高效運行。

如圖1所示，一種ERD+燃煤飽和蒸汽催化燃燒脫硝的工藝方法，包括如下步驟：

從煤粉倉輸送來的煤粉1分成三路管道（還原煤粉管道2A，主燃煤粉管道3A，再燃煤粉管道4A）入分解爐16，在分解爐16由下至上分別建立還原區(qū)2、主燃區(qū)3、再燃區(qū)4（煤粉1分成三路管道還原煤粉管道2A，主燃煤粉管道3A，再燃煤粉管道4A分別進入分解爐16的還原區(qū)2、主燃區(qū)3、再燃區(qū)4）。還原區(qū)煤粉主要是在分解爐16錐部營造還原區(qū)2，轉化來自窯頭煤粉燃燒以及高溫煙氣經(jīng)過水泥回轉窯7產(chǎn)生的氮氧化物。主燃區(qū)3的煤粉與來自水泥回轉窯7的高溫二次風接觸后開始燃燒釋放熱量，通過三次風入口8補入的氧氣使得主燃煤粉充分燃燒，保證了生料的分解效率。再燃區(qū)4煤粉是與主燃區(qū)3煤粉燃燒產(chǎn)生的煙氣接觸制造還原氣氛（在分解爐16中部形成第二個還原區(qū)），轉化由還原區(qū)2剩余及主燃區(qū)3生成的氮氧化物。同時，為了保證再燃煤粉的充分燃燒，需要從三次風管引入一股燃盡風從燃盡風入口9進入分解爐16再燃煤粉的上方建立燃盡區(qū)17，來保證再燃煤粉的充分燃燒，提升窯爐溫度，提高生料的分解率。飽和蒸汽通過廠區(qū)蒸汽主管道10引入蒸汽穩(wěn)壓罐11，再通過蒸汽穩(wěn)壓罐11出口設置蒸汽流量計量裝置12分別進入還原區(qū)飽和蒸汽催化燃燒器13與再燃區(qū)飽和蒸汽催化燃燒器14從而進入分解爐16中營造的還原區(qū)2以及再燃區(qū)4，燃燒器中設置催化劑，飽和蒸汽與煤粉接觸混合通過催化劑的作用產(chǎn)生水煤氣反應，生成CO和H₂對NO產(chǎn)生還原作用，另外，飽和蒸汽的加入使得部分煤粉從非均相燃燒轉化為均相燃燒，對煤粉的燃燒起到促進作用，氣體的快速燃燒也造成了周圍的氧氣消耗，還原性氣氛的形成也抑制了NO的生成。另外生料通過調配、研磨、預熱后，從生料入口處進入分解爐16進行分解。申請?zhí)枮?01310095381.1的發(fā)明專利公開生料通過生料入口5進入分解爐16，本發(fā)明ERD+技術中通過調整分料分成兩路入口C4（第四級預熱分離器）下料管入分解爐第一生料入口5，C4（第四級預熱分離器）下料管入分解爐第二生料入口6進入分解爐16，使煤粉燃燒放出的熱量，充分被生料吸收，C4（第四級預熱分離器）下料管中設置電動三通閥門18用于分料并能在中控操作，能實現(xiàn)自動分料，保證在實現(xiàn)高效脫硝的同時提高生料分解率，提升窯況質量；另外，生料的吸熱速率越快，越有利于煤粉的燃燒，而且，可以平衡分解爐16內溫度，避免分解爐16內高溫區(qū)的產(chǎn)生。上升高溫煙氣經(jīng)過分解爐16后，氮氧化物的含量大大降低，但仍有可能超過國家的排放標準，因此在C5（第五級預熱分離器）出口15設置SNCR噴槍，SNCR噴槍均勻布置在C5（第五級預熱分離器）出口15的圓周壁面上，SNCR噴槍上設智能型電磁流量計用于調節(jié)噴氨流量，配合ERD高效再燃脫硝系統(tǒng)中分解爐16的頂部所設的分解爐出口煙道19處設置SNCR噴槍進一步地脫除殘余的氮氧化物，達到80%以上的無氨脫硝標準，綜合95%以上的脫硝效率。節(jié)省企業(yè)負擔，完全可以滿足國家對水泥廠進一步嚴苛的排放標準。