“為經(jīng)濟建設提供優(yōu)質(zhì)建材，為環(huán)境建設開辟新途徑。”——這是山東聯(lián)合王晁水泥有限公司自建設之初就執(zhí)行的企業(yè)使命。多年來，該公司一直注重開發(fā)應用節(jié)能環(huán)保新技術，努力實現(xiàn)節(jié)能減排和環(huán)境保護的雙目標。2014年12月，經(jīng)過細致的分析和論證，山東聯(lián)合王晁水泥新上SNCR非選擇性催化還原法脫硝系統(tǒng)，氮氧化物排放值控制在400mg/Nm3以下，氨水使用量在500Kg/h。最初由于大量的冷風和氨水噴入分解爐，熱耗增加約2~3kgce/tcl，系統(tǒng)受到影響，熟料生產(chǎn)成本增加較多。為了降低能耗減少氨水使用量，他們應用了分級燃燒技術的原理來降低NOx，經(jīng)過設計改造調(diào)試，運行3個月取得了實際應用經(jīng)驗，在使用少量氨或不噴氨水的情況下，氮氧化物排放降低50%～60%，達到300mg/Nm3以下，系統(tǒng)運行穩(wěn)定，減排效果良好，達到了傳統(tǒng)企業(yè)轉型升級和造福社會的雙豐收，公司被山東省科技廳、財政廳、稅務局評定為“高新技術企業(yè)”。

  分級燃燒脫氮的基本原理是在煙室和分解爐之間建立還原燃燒區(qū)，將原分解爐用煤的一部分均布到該區(qū)域內(nèi)，使其缺氧燃燒以便產(chǎn)生CO、CH4、H2、HCN和固定碳等還原劑。這些還原劑與窯尾煙氣中的NOx發(fā)生反應，將NOx還原成N2等無污染的惰性氣體。此外，煤粉在缺氧條件下燃燒也抑制了自身燃料型NOx產(chǎn)生，從而實現(xiàn)水泥生產(chǎn)過程中的NOx減排。分解爐分級燃燒，使一部分燃料在回轉窯廢氣中缺氧燃燒，產(chǎn)生還原氣氛，分解爐噴入的燃料大部分在還原氛圍中燃燒，燃料中的N生成NOx的變換率低，減低了NOx生成。

  通過對低氮燃燒技術與煙氣脫硝技術的初步研究和比較，他們發(fā)現(xiàn)，與水泥熟料生產(chǎn)線的工藝特點相結合，優(yōu)先采用分級燃燒技術改造具有諸多好處：降低并還原窯內(nèi)產(chǎn)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(chǎn)生；對生產(chǎn)線正常生產(chǎn)運行和水泥熟料產(chǎn)、質(zhì)量無不利影響；降低氨水使用量減少或者停用，減少生產(chǎn)運行成本；工藝技術改造后，使運行參數(shù)得以優(yōu)化，系統(tǒng)運行質(zhì)量和穩(wěn)定性得到提升，并有一定的節(jié)能效果，系統(tǒng)無成本運行。

  隨后該公司進行了分級燃燒改造，將預熱器鎖風閥更換為微動型鎖風閥，這種閥鎖風效果更好，可降低預熱器旋風筒之間的內(nèi)漏風，提高分離效率降低熱耗。把窯頭煤粉燃燒器更換為低氮型燃燒器，降低一次風的用量。改造篦冷機固定床，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，提高生料粉的分散度。在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(qū)，將分解爐煤粉由單層的兩個入爐點改造成為上下兩層，每層兩個喂煤點。

  調(diào)試初期，他們首先將窯頭噴煤管位置定位在窯中心線零點上50mm處，三次風閘閥由原來的30%提升至全開，分解爐上下兩層煤槍用煤比例為60：40，角度30°，兩根煤槍的用煤比例5:5，投料量逐漸加至額定產(chǎn)量。

  該公司在應用分級燃燒脫氮不久，工作就遇到了難題。運行中現(xiàn)場巡檢發(fā)現(xiàn)分解爐錐部有燒紅現(xiàn)象，窯皮由16米縮短到14米，窯皮脫落頻繁，燒成帶窯皮不好，一是厚度不夠，二是不均勻，三是不結實。這樣一來造成了系統(tǒng)稍有波動，熟料質(zhì)量就不穩(wěn)定，長期對窯的耐火磚導致脫落。他們及時分析原因想對策，在配料方面，要想提高窯皮的質(zhì)量，首先要調(diào)整熟料的配料，把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3.6r/min提高到3.9r/min，實現(xiàn)薄料快燒。分解爐上噴煤管角度由45°調(diào)整到30°，三次風閥開度由60%調(diào)整到全開100%，二次風溫控制（1175±25）℃，二次風壓力控制0～-50Pa，分解爐椎體下兩根煤管的角度由45°調(diào)整到30°，上下兩噴煤管用煤比例由1號：2號：3號：4號=20%：20%：30%：30%調(diào)整為1號：2號：3號：4號=10%：10%:40%：40%，窯頭噴煤管內(nèi)外風比例由35%：65%調(diào)整為40%：60%。窯頭用煤量由6.1t/h調(diào)整為5.2～5.4t/h，分解爐用煤量在同樣煤質(zhì)的情況下由11.4t/h調(diào)整到10.6～10.8t/h，窯內(nèi)空氣過剩系數(shù)控制在1.05%，廢氣O2濃度控制在2.0%～2.5%。經(jīng)過一個月的調(diào)整，窯系統(tǒng)運轉正常，窯尾燃室、分解爐常年不結皮。

  分級燃燒技術的應用起到了良好效果，NOx排放濃度由改造前的950～1000mg/Nm3下降到400～500mg/Nm3，減少52.63%，氨水用量改造前噸熟料用4.1Kg下降到1.1Kg，噸熟料少用氨水3.0Kg，下降73.2%。脫硝效率可達到60%，窯用煤量比改造前下降2.0%～3.0%，熟料產(chǎn)量、質(zhì)量得到很大程度的提高，窯熟料日產(chǎn)量穩(wěn)定在2950噸以上，熟料28天抗壓強度在58MPa以上。