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水泥窑中低温高尘SCR脱硝工程设计与应用

2015/10/21 江苏科行环保科技有限公司 陈学功 尹海滨 彭长寿 雷本喜

SCR脱硝工程设计针对水泥窑烟尘特性进行了全方位多角度的考虑,集中攻克水泥窑SCR脱硝共性技术难点,工程预期NOx脱硝效率>80%,氨逃逸<3ppm。工程的成功应用将为后续SCR的工业化应用打开新局面。......

  1.前言

  目前我国新型干法水泥窑约1700多条生产线,水泥工业NOx排放总量约为240万吨,占NOx总排放量的10~12%,占工业行业排放量约30%。《水泥工业大气污染排放标准》GB4915-2013要求现有与新建水泥企业NOx排放≤400mg/Nm3,重点地区调整到≤320mg/Nm3。许多省市都出台了更加严格的地方标准,例如北京要求:NOx≤200mg/Nm3;重庆要求:NOx≤250mg/Nm3。在国家环保新标准日趋严厉的现状下,水泥行业面临巨大NOx的减排压力。

  水泥窑已有的低氮燃烧器、分解炉分级燃烧技术以及SNCR脱硝技术,NOx减排水平30~60%,NOx排放≥300mg/Nm3,难以满足日趋严格的国家环保排放标准要求,据国内外专业环保机构多年研究和试验情况分析,水泥工业要达到NOx≤200mg/Nm3的排放标准,采用SCR脱硝技术将是必由之路。

  科行环保集团作为我国水泥工业烟气综合治理商,已经联合日本、奥地利等知名环保公司共同研发中温高尘SCR技术或低温低尘SCR技术,并且实施国内首条水泥窑中低温高尘SCR脱硝中试项目。该项目的实施,将有力推进我国水泥工业NOx减排的技术升级,实现低成本、高效率SCR技术在水泥行业的推广。

  2. 工程概况

  国内新型干法水泥窑生产线大都配备了余热发电,烟气经出预热器后先进入余热锅炉再去生料磨、窑尾除尘等后续设备,根据水泥窑工艺布置特点以及烟气温度区间特性,中试项目采用中低温高尘SCR脱硝技术,脱硝系统将预热器C1出口高温烟气引出经风管进入SCR反应器,在催化剂的作用下烟气得到净化,净化后的烟气再进入余热锅炉,保留原有烟道作为脱硝停运时的旁路,SCR脱硝反应器底部脱落的粉尘集中收集与余热锅炉回灰经输送设备送至生料均化库或预热器,技术路线流程如图1。

  SCR系统采用原SNCR系统中的氨水作为还原剂,氨水从氨区储罐输送模块输送到计量模块,通过压缩空气将氨水喷射到气化器中,同时气化风机的风经过在反应器出口烟道上换热后进入气化器中将氨水气化及稀释,经气化稀释后的氨/气混合气通过喷氨格栅喷入反应器入口烟道中。此外,SCR反应器每层布置一个声波吹灰器和耙式吹灰器,其中耙式吹灰器采用换热后的热压缩空气。SCR系统工艺流如图2。

  3  主要设计参数

  SCR初始设计工况表1所示,脱硝工程充分考虑烟气的特点进行优化设计。

表1  SCR设计参数

  4  工程设计与优化

  脱硝工程联合日本、奥地利等知名环保公司,集中攻克水泥窑SCR脱硝以下共性技术难点:

  1)寻求适用水泥窑烟气温度区间的高效SCR催化剂,使催化剂脱硝活性得以保障;

  2)催化剂采用特大孔径、特殊材质及表面特殊处理,应对烟气中约100g/Nm3的高浓度粉尘给催化剂带来磨损、堵塞和中毒等危害;

  3)先进的CFD流场模拟技术,确保反应器内流场均匀以及喷入的氨均匀混合;

  4)自动化精准喷氨系统如何控制喷氨,以及喷入的氨如何在催化剂层均匀分布;

  5)成熟、高效、稳定的吹灰系统对催化剂进行吹灰,以保证催化剂层的通畅;

  6)专业的土建、结构设计、特性化反应器设计,应对项目高空作业。

  5  工程预期

  在充分考虑水泥窑烟尘特性的基础之上,对脱硝工程的做好较合理的预期,具体参数见表2

  表2 脱硝工程预期效果

  6. 结束语

  SCR脱硝技术具有脱硝效率高(脱硝效率>80%)、选择性和稳定性好、氨耗量低、氨逃逸低(氨逃逸<3ppm)等优点,水泥窑中低温高尘SCR脱硝中试项目成功稳定运行,对国内水泥窑SCR的推广应用具有巨大的推动作用。

(责任编辑:陈宗勤)

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