水泥窑低氮燃烧改造方案

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 + N2
（1）

NH + NH → N2 + H2 NH + NO → N + OH
（2） （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。