关于2020年度安徽省科学技术奖提名项目的公示（热工）

根据安徽省科技厅皖科基奖秘〔2020〕119号《关于开展2020年度安徽省科学技术奖提名工作的通知》精神，我院择优提名“水泥窑炉低氮燃烧技术与装备的研究开发”项目申报2020年度安徽省科学技术奖，同时按照通知要求，对拟提名项目进行公示，公示期为7天，主要公示内容见附件。

对公示内容有异议者，请于2020年5月26日至6月3日期间向院科技发展部提出，过期则视为无异议。联系人：段圆圆，联系电话：6131。   

                                         合肥水泥研究设计院有限公司

                                    2020年5月26日

一、项目名称：

水泥窑炉低氮燃烧技术与装备的研究开发

二、提名者及提名意见

提名者：合肥水泥研究设计院有限公司

提名意见：“水泥窑炉低氮燃烧技术与装备的研究开发”是合肥水泥研究设计院有限公司立项的中国建筑材料联合会部署的“两个二代”研究项目。

经审查，本推荐书中所列内容真实可靠，各栏目均要求填写，符合申报要求。鉴于该项目技术有创新性，应用范围较广，经济效益显著，提名2020年度安徽省科学技术奖（技术进步类）。

三、项目简介

本项目属于水泥行业燃料燃烧与氮氧化物削减控制技术领域。

围绕水泥行业NOx减排技术需求，针对现有NOx减排技术存在技术单一、波动大、影响系统工况等问题，重点研究NOx过程减排中窑炉低氮燃烧技术，开发高效低氮燃烧器及其他过程减排技术装备，并实现在水泥窑炉上的工程示范应用，减缓水泥行业NOx污染物末端治理压力。

本次研究针对水泥行业窑头与窑尾烧成工序中氮氧化物的产生机理和在过程中氮氧化物的削减控制的原理研究，研制出窑头节能低氮多通道燃烧器和窑尾贫氧型煤粉燃烧器设备，通过应用窑头窑尾低氮燃烧器设备和低氮燃烧技术，达到降低窑尾烟气中氮氧化物的含量的目的。

通过对回转窑内燃烧、NOx形成与削减等的CFD数值模拟，研究了燃烧器喂煤量、助燃风量、风温等燃烧器运行参数对回转窑内温度场和NOx浓度场的影响规律，建立燃烧器运行参数与回转窑温度分布、气体组分浓度分布的关联模型，优化回转窑内火焰形状和温度场分布。研究并设计了具有在线调节功能的多通道燃烧器设备，独特而有效的端部风道排布，创新优化燃烧器参数，设计新的风、煤出口方式或排布方式，合理优化风煤配比，调整风速，降低了火焰中心高温区氮、氧含量，减少氮、氧在高温区停留时间。窑头节能低氮燃烧器的研制使用，达到了降低NOX的生成反应速率，减少氮氧化物的生成的目标。

应用了CFD数值模拟和实验研究手段，研究在不同区域分解炉燃烧器净风与煤风布置形式、风量、风速、旋流角度等参数对炉内不同分层内煤粉燃烧速度、温度场分布、煤粉内含氮有机物的NOx释放、还原区NOx削减的影响规律，设计针对还原区、燃烬区等区域不同功能的窑尾燃烧器。采集相关的生产运行数据，包括烟室气体浓度、烟室温度、喂煤量、分煤量、喂料量、分解炉出口温度、分解率等，基于数据分析，应用神经网络等方法建立经验模型模型，构建基于气体特点组分浓度、温度等参数来调节分煤量的混合非线性模型，研发分级燃烧控制系统，实现了分解炉低氮燃烧技术与设备的应用。

四、客观评价

本项目关键技术创新点如下：

(1)水泥窑炉低氮燃烧技术与装备的研究开发实现了窑头降低氮氧化物生成和窑尾还原已生成的氮氧化物两种手段的结合，达到了联合控制并降低窑尾烟气中氮氧化物含量的目的。

(2)研发了一次风量<7％、高强热烟气回流的窑头HP型节能低氮燃烧器，这种燃烧器的使用稀释了挥发份燃烧区的氧气浓度，降低了回转窑内氮氧化物的生成量。

(3)在窑尾分解炉低氮燃烧不同区域使用不同功能型式的分解炉燃烧器，使得分级燃烧效果充分发挥，既满足了生料换热、分解的工艺需求，又最大限度地降低了NOx浓度。

(4)研发了撒料板角度可调式撒料箱，可根据炉底温度调整撒料板角度，将生料撒至理想区域，使得分解炉内温度正常，压力稳定，消除了结皮、塌料和结球等不利影响。

五、推广应用情况、经济效益和社会效益

项目成功实施以来，取得的研究成果已在山东山铝水泥有限公司、金刚（集团）白山水泥有限公司等地得到推广应用。所有用户使用效果良好，达到或超过设计能力。部分项目应用单位如下：

其中，山东山铝水泥有限公司应用窑尾低氮燃烧技术及设备后，在控制NOx排放浓度更低的情况下，氨水消耗量较单采用SNCR脱硝措施时降低了55.5%。金刚（集团）白山水泥有限公司应用窑炉低氮燃烧技术改造后，在NOx排放浓度相当的情况下，氨水消耗量较单采用SNCR脱硝措施时降低了55.7%，低氮燃烧技术降低NOx的效率达到了30.7%；公司改造前后吨熟料运行氨水成本由4.24元降至1.88元，即氨水节省成本2.36元/吨熟料。公司年生产熟料85万吨，每年氨水节省成本200.6万元。

水泥窑炉低氮燃烧技术既能让企业从节能降耗中获得收益，也是一项清洁技术，没有任何固体或液体的污染物或副产物生成，无二次污染，且前期投入少，符合国家产业政策，社会效益显著。

六、发表文章和主要知识产权等目录

1、文章

2、专利

七、主要完成人情况

八、主要完成单位及创新推广贡献

完成单位：合肥水泥研究设计院有限公司，承担实验研究、工艺研究及开发和关键设备及技术研究开发、关键设备加工制造、工程技术服务和科技成果推广等工作。

九、完成人合作关系说明

项目主要完成人刘银杰、杜佳佳、李松、徐松柏、唐宪国为合肥水泥研究设计院有限公司的技术研发人员，项目完成人张先成为合肥水泥研究设计院有限公司的调试技术员。作为项目负责人，刘银杰、杜佳佳与部门其他同志共同完成了“水泥窑炉低氮燃烧技术与装备的研究开发”等多个项目的合作研究，创新和改进了水泥行业燃料燃烧与氮氧化物削减关系控制多项关键技术与装备。