1基本情况
东平中联美景水泥有限公司5500t/d生产线，由天津水泥工业设计研究院设计，窑尾采用双系列五级预热器和TTF分解炉，回转窑采用Φ5m×60m两档短窑，熟料冷却采用第四代篦冷机，生料终粉磨采用单台CLF200/160辊压机。2012年9月19～22日顺利实现了72h达产达标验收。该系统于2013年12月完成了脱硝工程项目，总投资142万元，由安徽海螺川崎工程有限公司进行施工建设。采用SNCR脱硝法，在分解炉内温度为850~1050℃的区域喷入浓度为20%的氨水，将烟气中的NOx还原为无害的氮气和水。脱硝系统投入使用后，经过16h连续测试，脱硝前NOx折算（10%O2，下同）平均值为813mg/Nm3，脱硝后NOx折算平均值为319mg/Nm3，平均脱硝效率为61%，吨熟料氨水耗量小于3.8kg/t.cl，氨逃逸率小于10mg/kg。经近2年多的运转，脱硝运行良好，废气中NOx浓度达到了环保排放要求。
2出现问题
窑正常运行时产量为5700t/d，窑尾废气NOx的排放浓度控制在350~400mg/Nm3，因为环保控制要求指标NOx＜400mg/Nm3，因此中控操作除通过用风、煤、料来调节外，主要是通过脱硝系统控制氨水喷入量来控制，只要NOx升高，就增加氨水喷量，正常情况下，氨水用量在0.5~1.0m3/h之间，比较稳定，但2015年8月20日自16时开始，NOx逐渐升高，为保证废气排放达标，也随之增加了氨水的喷入量，但是当日16时后氨水喷入量突然增大，到21日8:00达到最高为1.5m3/h。2015年8月21日9时开始进行各方面操作调整，下午15时用量减少到1.0m3/h以下，基本恢复正常。氨水用量变化整个过程从1.0m3/h开始升高,达到1.5m3/h最高值，再降到1.0m3/h以下基本正常，经过23h调整，窑尾废气在线数据见表1，氨水用量变化见图1。
3原因分析
3.1氨水浓度分析
对于水泥窑尾脱硝系统而言，氨水用量与氨水浓度是密切相关的，氨水脱硝所用的氮量是一定的，氨水浓度越低，含氮量越低，用量越大，因此当氨水用量突然增大时，首先考虑的因素是氨水的浓度是否降低，因市场购进的氨水质量也可能出现波动。但是通过查询氨水的检验分析记录，使用氨水的浓度指标要求≥20%，实际进厂检测浓度为20.17%，连续5次进厂检验结果见表2。
从检查记录上看，浓度没有变化。从用量上分析，每次来一车氨水大约能用50h，若是进来的氨水质量差，使用周期应是40~50h，在这个时间段氨水喷入量都应大，而本次只有14h氨水用量大，显然是不对应的，再次说明不是氨水浓度问题。
3.2氨水喷头设备的检查分析
氨水用量增大，也曾怀疑氨水喷枪的雾化效果问题，如果氨水喷枪发生堵塞，或是雾化效果差，同样使氨水与NOx反应速度减慢，会使废气中NOx增加，氨水用量增大。通过全面检查，将所有喷头全部拔出，其雾化效果正常，与从前没有差别，排除了喷枪的原因。
3.3氨水计量分析
对氨水计量设备进行全面检查，如果计量不准，实际喷入量与显示量不对应，可能会误导操作，人为地加大氨水喷入量，影响脱硝效果。带着这种考虑，对整个系统的计量设备进行全面排查、校验，结果没有发现任何问题，排除了氨水计量设备问题。
3.4煤质分析
煤质的变化会带来煤燃烧产生NOx的变化，不论是燃料型NOx还是快速型NOx都与煤质有关。因此，出现NOx突然升高，煤质变化也是需要考虑的因素之一。但通过检查煤质记录，煤均化堆场一区煤储量为5000~6000t，每区煤能用6~7天，此区煤是2015年8月17日12:40开始换区使用，到2015年8月23日9:55结束，而8月20日16时至21日15时出现NOx的突然升高，正是同一区煤，即在出现NOx升高前后使用的是同一区煤，同一区的煤经过均化成分基本是一致的，从入窑煤粉工业分析报告看，也没有变化，见表3。
通过表3可以看出，入窑煤粉的工业分析各项成分较稳定。因此，此次NOx突然升高不是煤质变化引起的。
3.5煅烧操作分析
通过对操作变化和工艺参数的调整可看出，此次发生NOx突然升高的过程，也伴随着较大的工艺参数的变化。这主要表现在窑主机电流升高，熟料f-CaO降低，熟料升重提高，这说明窑内的温度是升高的，熟料烧结程度提高，从操作上看，窑一次风机的内风风机、外风风机转速增大，压力加大，同时窑尾高温风机转速加大，窑内通风增强。这有两个条件促使NOx增加，一是窑内烧成带温度升高，二是窑内通风加大，使窑内的氧含量增加，使煤燃烧生成NOx浓度加大。操作参数变化见表4。
从表4可以看出，生料下料量、喂煤量几乎没有变化，但是内风、外风加大，高温风机转速加大14.6r/min，说明在操作上窑内通风是加大的。窑主电动机电流由786A升高到792A，升高了6A，这说明窑内温度是升高的，火焰变短，火力更为集中，从窑尾烟室温度由1202℃下降到1170℃，温度下降32℃，可以看出烧成带温度是升高的。这两个因素，窑内温度升高和氧气浓度加大正是煤燃烧产生NOx量增大的主要原因。
由表5可见，熟料的化学成分及矿物组成是稳定的，并没有因熟料成分变化引起NOx的突然升高，但从熟料f-CaO含量是下降的，说明烧结更充分，从熟料升重上分析，熟料升重由原来的1307g/L提高到1331g/L，说明烧结程度是提高的，也证明烧成带温度是升高了。
在操作上为什么将风力加大，将窑内温度提高，还需要进一步分析。根据现场操作，在2015年8月20日14时，出窑熟料出现了很轻微的黄心料，中控操作员为了调整窑内的气氛，适当增加窑内通风，改善窑内还原气氛，随即调整了一次风机内风及外风风机的转速调整风压，其目的是使窑内煤燃烧更充分，解决还原料问题。采取了加大高温风机转速、增加了窑系统用风总量、同时将三次风阀闸板向下落的措施，调整窑炉用风比例，改善窑内用风。2015年8月20日15时将三次风阀闸板向下落10cm，即减少了三次风用风量，相应增加了窑内通风。正是同时采取这两种措施，造成窑内火焰更集中，温度高，通风加大，窑内O2浓度大，促使窑内煤燃烧生成NOx的反应速度加快，使窑尾废气中NOx突然升高。
4采取的措施
4.1三次风阀闸板调整要适度
对于三次风闸板的调整要适度，不能一次调整幅度过大，可采取小调整，多次调整，不至于引起大的波动，目前的三次风闸板已经烧损较严重，底部已不是一个完整的齐面，而出现了刀把形，每次调整显示的开度数据与实际对应不上，会造成误导，因此应慎重操作。在各种调整措施效果不明显的情况下，于2015年8月21日6时决定将三次风阀闸板上升调整，先逐渐上升5cm，1h后，氨水用量就由1.5m3/h降到1.4m3/h，随后逐渐下降，直到21日16时降到1.0m3/h以下，基本恢复正常。
4.2调整一次风的风量降低窑内通风
通过控制窑一次风风压及风量，来调整窑内煤燃烧的供氧量。本次事故发生后，逐渐将一次风机转速降低，内风适当减小，外风适当增大，让火焰变得长些，适当降低烧成带温度，提高窑尾烟室温度，保持烧成带温度不过高。
将高温风机转速由755r/min降为737r/min，降低了18r/min，其目的是减少窑内通风，降低窑内O2浓度，降低煤燃烧生成NOx反应速度，从而减小NOx的量，见表6。
4.3控制窑炉用风比例
在正常生产的情况下，不要轻易频繁调整三次风阀闸板的开度，要保持相对的稳定。可根据窑尾烟室的气体分析仪氧含量数据来参考控制，因此处温度高，一般仪器用不住，可根据窑内气氛，出窑熟料颜色判定窑内通风状况，只要没有黄心料，一次风用量尽可能的少，多增加二次风用量，以达到节能的效果。
5结论
我公司出现的NOx突然升高，氨水用量突然增大的现象，通过对NOx产生机理分析，采取多方面排查，其主要原因是窑、炉用风调整不当，窑内通风量突然增大，窑内含O2浓度增加，且一次风的内、外风调整不适，使火焰变短粗，烧成带温度过于集中，温度突然升高，窑电流增大，使煤燃烧生成NOx的反应速度加快，特别是热力型NOx的生成量迅速增加，使窑尾废气中NOx的浓度突然增大，氨水用量也相应增加。通过多方面的分析，采取相应措施，在较短时间内得到调整，没有出现影响生产损坏设施的各种事故，保证了安全生产，取得了较好的效果。
原标题：窑尾废气NOx突然升高的原因分析及控制措施
