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国内首套高温高尘SCR脱硝系统在海螺水泥顺利投产

2019/11/07 中国水泥网信息中心

经过约5个月的建设,蒂森克虏伯在中国首套高温高尘SCR系统于2019年8月在济宁海螺成功完成试运行并投入使用。另外两套SCR系统也将在南京中国水泥厂投入使用。......

  随着水泥行业对氮氧化物和氨逃逸的排放标准逐步提高,各大水泥厂商也在通过各种途径满足新的排放要求。作为行业领军企业之一,安徽海螺水泥有限公司走在了前列。通过采用来自德国蒂森克虏伯的选择性催化还原脱硝技术(SCR),海螺水泥旗下的济宁海螺、南京中国水泥厂共三条日产量5000吨水泥生产线可以成功实现中国水泥生产的最严排放标准。

  在中国众多省市,水泥生产中氮氧化物和氨逃逸的排放标准数值已经降低或正在逐步下调,这和德国比较类似。在德国,水泥厂必须遵守《德国联邦污染控制法》第17号条例规定的各项标准,其中日平均值为:氮氧化物200mg/Nm3 ,氨逃逸30mg/Nm3;每半小时平均值为:氮氧化物400mg/Nm3 ,氨逃逸60mg/Nm3 。在中国,采用蒂森克虏伯SCR设备的济宁海螺和南京中国水泥厂的目标限值为:氮氧化物排放每小时平均值为100mg/Nm3,氨逃逸平均值8mg/Nm3 。凭借蒂森克虏伯当前的先进技术水平,完全能够远超这些排放要求。

  济宁海螺和南京中国水泥厂采用的蒂森克虏伯高温高尘SCR系统

  经过约5个月的建设,蒂森克虏伯在中国首套高温高尘SCR系统于2019年8月在济宁海螺成功完成试运行并投入使用。另外两套SCR系统也将在南京中国水泥厂投入使用。蒂森克虏伯这一高温高尘SCR系统可以实现每条生产线380,000 Nm3/h烟气量的脱硝(表1),凭借这一在全球经过验证的高温高尘SCR系统,济宁海螺和南京中国水泥厂能够长期稳定地把氮氧化物排放值控制在100mg/Nm3以下,氨逃逸在8mg/Nm3以下,甚至更低的水平。

  同时与半尘系统相比,高尘系统的阻力增加值非常低,目前脱硝系统运行阻力在500Pa左右,而且系统温降也比半尘系统低很多,喷氨量也能大幅降低。目前该项目的氨水消耗量较之于SCR投产前节省了60%以上,与半尘系统相比故障点减少,系统稳定性也大幅提升,是目前运行成本最低的SCR系统。

  应用了蒂森克虏伯的高温高尘SCR技术后,济宁海螺(图1)、南京中国水泥厂(图2)可以达到并低于最低的氮氧化物和氨逃逸排放标准数值。

  图1:济宁海螺使用的蒂森克虏伯SCR系统

  图2:中国水泥厂使用的蒂森克虏伯SCR系统

  自2006年以来经过验证的成熟技术

  蒂森克虏伯在德国等多个国家的十余个水泥厂积累了多年经验,能够把水泥厂的氮氧化物控制在超低排放标准数值,技术非常成熟。自十多年前第一套系统投入使用以来,蒂森克虏伯SCR系统已成功证明,这一高温高尘SCR系统能持续减少氮氧化物和氨逃逸的排放,而且性能可靠。自2013年8月份以来,所有已经建成的SCR系统全年运转率都在95%以上。

  在济宁海螺和南京中国水泥厂建设新的高温高尘SCR系统

  包括材料供应在内的完整混凝土和钢结构工程均由安徽海螺完成;所有核心组件(含催化剂模块)均由蒂森克虏伯从欧洲提供,由安徽海螺安装、建设施工,并由蒂森克虏伯负责调试。基于双方良好的合作,该项目在10个月内竣工,与欧洲项目相比,节省了50%以上的时间。

  催化剂的外壳在工厂预先组装,然后拆卸运输至济宁海螺和南京中国水泥厂。在预组装现场,通过借助装配辅助设备快速、精确地焊接反应器壁。随后,整层装置只需用起重机吊起并安放到最终安装位置。工厂的前期预备工作大大缩短了设施的施工时间,提高了工艺质量。

  济宁海螺和南京中国水泥厂的高温高尘SCR系统建在混凝土台上,单座SCR系统的基底占地面积约为16×17m。

  为了安装催化剂,使用链式起重机和专门开发的提升托架,借助该类装置,约1.3吨重的催化剂模块可通过轨道系统运至反应器中。在反应器中,再次使用链式起重机和装配辅助设备来定位催化剂模块。这项工作必须非常小心地完成,因为陶瓷催化剂模块对冲击非常敏感,极易损坏。

  清灰系统

  水泥厂中运行良好的高尘SCR系统中的关键部分是清灰系统,其要求与其他行业SCR使用的传统吹灰器有很大不同。

  自行研发、性能可靠且经过验证的蒂森克虏伯清灰系统可确保济宁海螺和南京中国厂水泥厂约95g/Nm3(每小时约30,000 kg)高粉尘与烟气一同通过催化剂模块,而不会发生堵塞。水泥粉尘含有大量粘土,比其他行业的粉尘相比会更粘,这就使得清灰更加困难。

  济宁海螺和南京中国水泥厂采用的蒂森克虏伯高尘SCR系统每层安装有四台清灰装置。按顺序运行的清灰系统必须确保把粉尘吹过催化剂模块,从而防止粉尘堆积或粉尘堵塞。清灰过程逐层进行,并且始终从顶部催化剂层开始除尘。清灰系统需要使用特殊要求的脉冲空气,每条窑生产线使用三台压缩机,其中的一台备用。

  蒂森克虏伯的经验总结

  经验表明,平均每2至3年需要更换一层新的催化剂模块。这些催化剂模块的使用寿命在很大程度上取决于机械应力(水泥粉尘造成的磨损)以及碱重金属的“失活”效应。碱重金属的种类和数量取决于所用的原料和燃料。研究结果表明,许多因素对SCR系统的性能都有影响,催化剂模块的使用寿命与其他行业大不相同。

  蒂森克虏伯在全球水泥行业中具备最丰富的SCR系统脱硝经验。几年来,在另外十余个高尘和半尘SCR项目中进行了广泛的测量和检测。

  “我们非常荣幸能够与全球知名的海螺水泥在国内首次开展SCR技术的合作。这一项目的成功再次证明,我们的技术能够帮助客户满足最为严苛的排放目标。同时,我们也希望,能够将这一全球领先的高温高尘SCR技术在中国更多城市推广,与更多水泥行业同仁共同创建一片碧水蓝天,为中国的可持续发展做出贡献!” 蒂森克虏伯水泥业务中国区负责人Bjorn Olaf Assmann博士表示。

(责任编辑:周程)

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