川鐵水泥4000t/d水泥窯煙氣脫硝SNCR技術(shù)分享

浙江中泰環(huán)保裝備有限公司 · 2013-04-28 14:16 留言

　　國(guó)發(fā)【2011】26號(hào)文件即《國(guó)務(wù)院關(guān)于印發(fā)“十二五”節(jié)能減排綜合性工作方案的通知》明確指出：“十二五”期間，全國(guó)氮氧化物排放量比“十一五”削減10%。眾所周知，在生產(chǎn)水泥熟料的過(guò)程中，氮氧化物的排放量相當(dāng)巨大，截止到2011年底，我國(guó)在役新型干法水泥生產(chǎn)能力為25.94億噸，生產(chǎn)線1513條；2012年全國(guó)新增水泥生產(chǎn)線98條，新增新型干法熟料產(chǎn)能1.315億噸，折合水泥產(chǎn)能2.087億噸，占總新型干法熟料產(chǎn)能的8.14%（數(shù)據(jù)來(lái)源于中國(guó)水泥協(xié)會(huì)、中國(guó)水泥網(wǎng)），是繼火電、機(jī)動(dòng)車尾氣之后的第三大排放源，嚴(yán)重危害生態(tài)環(huán)境和人體健康。為此，水泥脫硝義不容辭，刻不容緩。
　　浙江中泰環(huán)保裝備有限公司與四川鐵路集團(tuán)水泥有限責(zé)任公司于2012年11月簽訂了4000t/d水泥窯煙氣脫硝SNCR項(xiàng)目總承包合同，內(nèi)容包括系統(tǒng)設(shè)計(jì)、制造、采購(gòu)、運(yùn)輸及儲(chǔ)存、建設(shè)、安裝、調(diào)試等，于2012年12月完成系統(tǒng)調(diào)試，投入運(yùn)行。從DCS反應(yīng)的數(shù)據(jù)來(lái)看，系統(tǒng)運(yùn)行正常，性能滿足設(shè)計(jì)要求。
　　1、系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)


項(xiàng)   目

單 位

數(shù) 值

備   注

水泥熟料產(chǎn)量

t/d

4000

實(shí)際生產(chǎn)出力5500t/d

出口煙氣量

m3/h

950000


C1筒出口煙氣溫度

℃

345


煙氣粉塵濃度

g/Nm3

80


入口NOx濃度

mg/Nm3

800

標(biāo)態(tài)，干基，10%O2

分解爐直徑

mm

7500


高溫風(fēng)機(jī)功率

kW

3150

實(shí)際使用2700kW

高溫風(fēng)機(jī)壓頭

Pa

7500


出口NOx排放濃度

mg/Nm3

400


氨逃逸

ppm

10


　　2、SNCR技術(shù)的原理

　　本SNCR煙氣脫硝系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用20%的氨水作為還原劑，在分解爐內(nèi)還原劑與NOx進(jìn)行反應(yīng)，將NOx轉(zhuǎn)化成無(wú)污染的N2和H2O。
　　在800～1100℃范圍內(nèi)，還原NOx的主要反應(yīng)為：
　　4NH3 + 4NO + O2 →4N2 + 6H2O
　　4NH3 + 2NO2 + O2 →3N2 + 6H2O
　　當(dāng)溫度高于1100℃時(shí)，NH3則會(huì)被氧化為NO，即
　　4NH3+ 5O2 → 4NO + 6H2O

　　3、SNCR技術(shù)的工藝路線

　　4、項(xiàng)目中設(shè)備的配置

　　氨水儲(chǔ)存罐采用304不銹鋼材質(zhì)，氨水輸送系統(tǒng)中的泵、閥門、管道全部采用304不銹鋼材質(zhì)，氨區(qū)的設(shè)備布置如下圖：

 （氨區(qū)總體布置圖 ）                  （氨水泵具體位置圖）

　　根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際以及計(jì)算機(jī)模擬的結(jié)果，在分解爐中上部以及鵝頸的入口分別設(shè)置了一層噴槍，每層布置六支噴槍，噴槍各部件均采用不銹鋼材料制造，噴嘴頭材質(zhì)為哈氏合金，噴槍其它部分為316L材質(zhì)，套管采用310材質(zhì)。整個(gè)噴槍選材充分考慮其耐高溫、耐腐蝕、耐磨蝕等要求。本項(xiàng)目中選用的噴槍如下圖所示：

 

　　5、系統(tǒng)調(diào)試

參數(shù)名稱

10:00

11:00

12:00

13:00

14:00

15:00

16:00

NOx原始排放濃度
(mg/Nm3)

720.6

721.5

730.5

764.8

749

708.1

802

NOx控制濃度
(mg/Nm3)

328.3

328.7

332.8

348.4

341

322.6

365.7

溫度(℃)

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










按照國(guó)家環(huán)保要求，以上表格中NOx已經(jīng)折算為NO2濃度。

[Page]

　　6、DCS原始數(shù)據(jù)


獲取時(shí)間

NO

氨水流量

O2

除鹽水流量

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

（說(shuō)明：實(shí)際使用的氨水濃度為17%。）

　　 從DCS原始數(shù)據(jù)表格中可以看出，氮氧化物的入口濃度變化是比較大的，從2013-01-09-15:34到2013-01-09-16:34短短一個(gè)小時(shí)內(nèi)，氮氧化物的濃度就從611mg/Nm3變化為539mg/Nm3、461mg/Nm3等，脫硝系統(tǒng)投入運(yùn)行后，出口的氮氧化物基本上就穩(wěn)定在200mg/Nm3以下（2013年01月11日數(shù)據(jù)），如果加大氨水的噴入量，大約在1.3~1.4噸/小時(shí)的情況下，出口氮氧化物可以達(dá)到100mg/Nm3左右（2013年01月10日數(shù)據(jù)），甚至更低！這個(gè)效率是非常驚人的，就算按照入口461mg/Nm3來(lái)核算，脫硝的效率也達(dá)到了78.3%！

　　7、計(jì)算

    將950000m3/h煙氣量（130℃時(shí)）折算到標(biāo)干、10%含氧量得到，系統(tǒng)實(shí)際煙氣量為：643548Nm3/h。折算到NO2后，入口氮氧化物濃度平均值為812.43mg/Nm3，出口氮氧化物濃度平均值為301.18mg/Nm3，17%氨水每小時(shí)平均耗量為0.9393噸。
　　也就是說(shuō)，實(shí)際氮氧化物的去除量為：
　　643548Nm3/h×（812.43mg/Nm3—301.18mg/Nm3）=329.01kg/h
　　理論需要消耗17%的氨水：715.24kg/h，實(shí)際消耗939.3kg/h，氨氮摩爾比為：1.31。
　　按照業(yè)主提供的成本核算資料，熟料每天5500噸，電費(fèi)按0.65元/度,水費(fèi)按2.0元/噸，17%氨水900元/噸，平均每小時(shí)氨水、除鹽水和電量消耗如下表：


序號(hào)

參數(shù)名稱

數(shù)量

單位

備注

1

氨水（17%）

940

kg/h

846元

2

工藝水

1340

kg/h

2.68元

3

整體耗電量

17.4

kWh

11.31元

4

合計(jì)

 

 

859.99元

　　經(jīng)過(guò)核算，實(shí)際每噸熟料的成本將提高3.75元。
　　當(dāng)然，在正常運(yùn)行過(guò)程中，冷卻風(fēng)機(jī)是可以關(guān)閉的，每小時(shí)將節(jié)約5kW的電量消耗，脫硝運(yùn)行成本還能降低一些，但對(duì)整體的運(yùn)行成本沒(méi)有實(shí)質(zhì)性的影響，故這里不再多述。

　　8、結(jié)論
　　結(jié)合國(guó)內(nèi)國(guó)外的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)來(lái)說(shuō)，SNCR在水泥廠脫硝技術(shù)中應(yīng)該是成熟的，排放也是完全能夠達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求的。但這里面還得注意幾個(gè)問(wèn)題：

　　SNCR技術(shù)是有溫度窗口要求的，脫離了這個(gè)溫度窗口脫硝效率將無(wú)法保障，溫度窗口是依靠噴槍的布置位置確定的，因此，噴槍位置的選擇至關(guān)重要。

　　噴槍的壽命關(guān)系到系統(tǒng)能否長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，所以，有必要增設(shè)輔助系統(tǒng)對(duì)噴槍進(jìn)行保護(hù)。

　　在脫硝系統(tǒng)停運(yùn)以前，必須對(duì)系統(tǒng)管路系統(tǒng)進(jìn)行全面的清理，避免產(chǎn)生堵管等問(wèn)題影響下次運(yùn)行。 

編輯：周利群

監(jiān)督：0571-85871667

投稿：news@ccement.com

本文內(nèi)容為作者個(gè)人觀點(diǎn)，不代表水泥網(wǎng)立場(chǎng)。聯(lián)系電話：0571-85871513，郵箱：news@ccement.com。

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