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川铁水泥4000t/d水泥窑烟气脱硝SNCR技术分享

2013/04/28 浙江中泰环保装备有限公司 脱硝

浙江中泰环保装备有限公司与四川铁路集团水泥有限责任公司于2012年11月签订了4000t/d水泥窑烟气脱硝SNCR项目总承包合同,内容包括系统设计、制造、采购、运输及储存、建设、安装、调试等,于2012年12月完成系统调试,投入运行。从DCS反应的数据来看,系统运行正常,性能满足设计要求。......

  国发【2011】26号文件即《国务院关于印发“十二五”节能减排综合性工作方案的通知》明确指出:“十二五”期间,全国氮氧化物排放量比“十一五”削减10%。众所周知,在生产水泥熟料的过程中,氮氧化物的排放量相当巨大,截止到2011年底,我国在役新型干法水泥生产能力为25.94亿吨,生产线1513条;2012年全国新增水泥生产线98条,新增新型干法熟料产能1.315亿吨,折合水泥产能2.087亿吨,占总新型干法熟料产能的8.14%(数据来源于中国水泥协会、中国水泥网),是继火电、机动车尾气之后的第三大排放源,严重危害生态环境和人体健康。为此,水泥脱硝义不容辞,刻不容缓。
  浙江中泰环保装备有限公司与四川铁路集团水泥有限责任公司于2012年11月签订了4000t/d水泥窑烟气脱硝SNCR项目总承包合同,内容包括系统设计、制造、采购、运输及储存、建设、安装、调试等,于2012年12月完成系统调试,投入运行。从DCS反应的数据来看,系统运行正常,性能满足设计要求。
  1、系统的设计参数


项   目

单 位

数 值

备   注

水泥熟料产量

t/d

4000

实际生产出力5500t/d

出口烟气量

m3/h

950000


C1筒出口烟气温度

345


烟气粉尘浓度

g/Nm3

80


入口NOx浓度

mg/Nm3

800

标态,干基,10%O2

分解炉直径

mm

7500


高温风机功率

kW

3150

实际使用2700kW

高温风机压头

Pa

7500


出口NOx排放浓度

mg/Nm3

400


氨逃逸

ppm

10


  2、SNCR技术的原理

  本SNCR烟气脱硝系统设计采用20%的氨水作为还原剂,在分解炉内还原剂与NOx进行反应,将NOx转化成无污染的N2和H2O。
  在800~1100℃范围内,还原NOx的主要反应为:
  4NH3 + 4NO + O2 →4N2 + 6H2O
  4NH3 + 2NO2 + O2 →3N2 + 6H2O
  当温度高于1100℃时,NH3则会被氧化为NO,即
  4NH3+ 5O2 → 4NO + 6H2O

  3、SNCR技术的工艺路线

  4、项目中设备的配置

  氨水储存罐采用304不锈钢材质,氨水输送系统中的泵、阀门、管道全部采用304不锈钢材质,氨区的设备布置如下图:

 (氨区总体布置图 )                  (氨水泵具体位置图)

  根据现场实际以及计算机模拟的结果,在分解炉中上部以及鹅颈的入口分别设置了一层喷枪,每层布置六支喷枪,喷枪各部件均采用不锈钢材料制造,喷嘴头材质为哈氏合金,喷枪其它部分为316L材质,套管采用310材质。整个喷枪选材充分考虑其耐高温、耐腐蚀、耐磨蚀等要求。本项目中选用的喷枪如下图所示:

 

  5、系统调试

参数名称

10:00

11:00

12:00

13:00

14:00

15:00

16:00

NOx原始排放浓度
(mg/Nm3)

720.6

721.5

730.5

764.8

749

708.1

802

NOx控制浓度
(mg/Nm3)

328.3

328.7

332.8

348.4

341

322.6

365.7

温度(℃)

900

893

886

888

899

892

883

生料投入量(t/h)

355

354.8

348.5

342.1

362.3

365.5

342










按照国家环保要求,以上表格中NOx已经折算为NO2浓度。

[Page]

  6、DCS原始数据


获取时间

NO

氨水流量

O2

除盐水流量

2013-01-09-15:34

611.7915

0.1036968

7.979417

1.527218

2013-01-09-15:49

596.9963

0.0221507

8.464168

0.3571061

2013-01-09-16:04

539.3843

0.0176264

9.26692

0.03647096

2013-01-09-16:19

461.384

0.0164163

10.14366

0

2013-01-09-16:34

500.9651

0.0169241

10.24369

0

2013-01-09-16:49

516.1008

0

9.849181

0

2013-01-09-17:04

497.4702

0

9.535255

0

2013-01-09-17:19

502.7423

0.697173

9.99238

0

2013-01-09-17:34

489.4686

0.7949408

9.240422

1.334804

2013-01-09-17:49

330.0767

0.8026866

8.329539

2.056525

2013-01-09-18:04

266.1284

1.205454

7.19895

1.404933

2013-01-09-18:19

211.1162

1.413515

7.258606

1.390242

2013-01-09-18:34

236.2649

1.441507

7.226722

1.372042

2013-01-09-18:49

196.3797

1.43277

6.696776

1.395917

2013-01-09-19:04

179.5661

1.419795

7.353089

1.379248

2013-01-10-07:49

136.9814

1.391416

10.60218

1.412838

2013-01-10-08:04

121.6895

1.380583

10.56007

1.413905

2013-01-10-08:19

86.95879

1.37865

10.50463

1.411929

2013-01-10-08:34

142.6724

1.378845

10.58964

1.414441

2013-01-10-08:49

123.582

1.395712

10.62913

1.413942

2013-01-10-09:04

98.70177

1.38115

10.63422

1.414045

2013-01-11-03:49

224.0754

0.9355543

10.93348

1.33139

2013-01-11-04:04

215.5313

0.9368023

11.11392

1.332694

2013-01-11-04:19

199.8582

0.9387627

11.22719

1.334009

2013-01-11-04:34

192.8663

0.9387874

10.98203

1.33527

2013-01-11-04:49

193.9612

0.938777

11.14597

1.339459

2013-01-11-05:04

202.5522

0.9399211

10.82914

1.339682

2013-01-11-05:19

198.5739

0.939661

11.17388

1.336181

2013-01-11-05:34

173.4544

0.9402677

10.94357

1.333923

2013-01-11-05:49

177.7036

0.9395944

11.06118

1.336183

2013-01-11-06:04

172.8131

0.9397535

11.10173

1.336024

2013-01-11-06:19

200.0925

0.9395543

10.86249

1.336072

2013-01-11-06:34

183.6007

0.940338

10.88884

1.337265

2013-01-11-06:49

207.5044

0.940168

10.96214

1.336119

2013-01-11-07:04

201.152

0.9406558

11.08437

1.338716

2013-01-11-07:19

200.9776

0.9403509

11.11961

1.371958

2013-01-11-07:34

204.8254

0.9402159

11.11018

1.370136

(说明:实际使用的氨水浓度为17%。)

   从DCS原始数据表格中可以看出,氮氧化物的入口浓度变化是比较大的,从2013-01-09-15:34到2013-01-09-16:34短短一个小时内,氮氧化物的浓度就从611mg/Nm3变化为539mg/Nm3、461mg/Nm3等,脱硝系统投入运行后,出口的氮氧化物基本上就稳定在200mg/Nm3以下(2013年01月11日数据),如果加大氨水的喷入量,大约在1.3~1.4吨/小时的情况下,出口氮氧化物可以达到100mg/Nm3左右(2013年01月10日数据),甚至更低!这个效率是非常惊人的,就算按照入口461mg/Nm3来核算,脱硝的效率也达到了78.3%!

  7、计算

    将950000m3/h烟气量(130℃时)折算到标干、10%含氧量得到,系统实际烟气量为:643548Nm3/h。折算到NO2后,入口氮氧化物浓度平均值为812.43mg/Nm3,出口氮氧化物浓度平均值为301.18mg/Nm3,17%氨水每小时平均耗量为0.9393吨。
  也就是说,实际氮氧化物的去除量为:
  643548Nm3/h×(812.43mg/Nm3—301.18mg/Nm3)=329.01kg/h
  理论需要消耗17%的氨水:715.24kg/h,实际消耗939.3kg/h,氨氮摩尔比为:1.31。
  按照业主提供的成本核算资料,熟料每天5500吨,电费按0.65元/度,水费按2.0元/吨,17%氨水900元/吨,平均每小时氨水、除盐水和电量消耗如下表:


序号

参数名称

数量

单位

备注

1

氨水(17%)

940

kg/h

846元

2

工艺水

1340

kg/h

2.68元

3

整体耗电量

17.4

kWh

11.31元

4

合计

 

 

859.99元

  经过核算,实际每吨熟料的成本将提高3.75元。
  当然,在正常运行过程中,冷却风机是可以关闭的,每小时将节约5kW的电量消耗,脱硝运行成本还能降低一些,但对整体的运行成本没有实质性的影响,故这里不再多述。

  8、结论
  结合国内国外的运行经验来说,SNCR在水泥厂脱硝技术中应该是成熟的,排放也是完全能够达到标准要求的。但这里面还得注意几个问题:

  SNCR技术是有温度窗口要求的,脱离了这个温度窗口脱硝效率将无法保障,温度窗口是依靠喷枪的布置位置确定的,因此,喷枪位置的选择至关重要。

  喷枪的寿命关系到系统能否长期稳定运行,所以,有必要增设辅助系统对喷枪进行保护。

  在脱硝系统停运以前,必须对系统管路系统进行全面的清理,避免产生堵管等问题影响下次运行。 

(责任编辑:周利群)

文章来源:浙江中泰环保装备有限公司 ,如若转载,请注明出处:http://www.ccement.com/

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