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水泥窯SCR煙氣脫硝工藝簡述

發(fā)布時(shí)間:2021-10-11人氣:173

近年來,我國水泥行業(yè)的氮氧化物(NOx)排放量快速增長,成為繼火電和機(jī)動(dòng)車之后成為第三大NOx 排放源。對于火電、鋼鐵行業(yè),大氣污染排放要求越來越嚴(yán),行業(yè)內(nèi)已提出“超低”排放的要求并已在各大項(xiàng)目中實(shí)施。2018年7月,陜西省地方標(biāo)準(zhǔn)公布的《關(guān)中地區(qū)重點(diǎn)行業(yè)大氣污染物排放限值》征求意見稿中明確指出,2015年之后建成的工業(yè)企業(yè)生產(chǎn)設(shè)施執(zhí)行NOx排放限值標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下260mg/m3,自2019年10月1日起,所有水泥工業(yè)執(zhí)行NOx排放限值標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下150mg/m3,由此看來,水泥行業(yè)的超低排放勢在必行。
水泥行業(yè)回轉(zhuǎn)窯爐的主要燃燒對象是煤炭,在煤炭燃燒過程中會(huì)產(chǎn)生的煙氣中含有大量的NOx。本文以5000t/d熟料水泥生產(chǎn)線為例簡要介紹水泥窯爐尾氣SCR煙氣脫硝系統(tǒng)。
1 、水泥窯主要技術(shù)參數(shù)
1-200R509311MU.png2、水泥窯爐SCR脫硝工藝流程
水泥窯爐脫硝工藝流程如下圖所示。SCR脫硝系統(tǒng)所用的還原劑采用20%質(zhì)量濃度氨水溶液。
 
1-200R5093152I8.png3、系統(tǒng)組成
(1)還原劑的制備與噴射系統(tǒng)
對于新建水泥生產(chǎn)線脫硝系統(tǒng)的項(xiàng)目,需要新建氨水脫硝系統(tǒng),內(nèi)置氨水儲(chǔ)存系統(tǒng)、稀釋水系統(tǒng)、計(jì)量系統(tǒng)、分配系統(tǒng)及噴射系統(tǒng)等。氨水在稀釋到5%~10%濃度后,通過噴射泵加壓,經(jīng)管線到達(dá)噴槍前噴嘴處,由布置在反應(yīng)器前的預(yù)熱器風(fēng)管上的噴槍霧化并噴射進(jìn)風(fēng)管內(nèi)。氨水在340℃左右的高溫?zé)煔鈨?nèi)迅速蒸發(fā)成為氣態(tài),并與煙氣一同混合均勻,在氣流均布后進(jìn)入催化劑模塊內(nèi)并在催化劑的參與下完成NOx的還原反應(yīng)。
(2)催化劑
鑒于水泥SCR脫硝行業(yè)的特殊性,催化劑在300℃~350℃下可選擇常用的中溫催化劑。水泥窯煙塵濃度大,硬度高,易對催化劑造成沖擊磨損。為了保證催化劑的抗磨損能力,可對催化劑進(jìn)行前端硬化處理和表面特殊涂層處理來提高耐磨和防堵灰措施,同時(shí),為了SCR運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性,在催化劑選型時(shí)宜考慮壁厚不小于0.8mm的催化劑,以便將來采用再生技術(shù),延長催化劑的使用壽命。
(3)反應(yīng)器
該案例中的反應(yīng)器設(shè)計(jì)成煙氣豎直向下流動(dòng),入口設(shè)氣流均布裝置及導(dǎo)流板,對于反應(yīng)器內(nèi)部易于磨損的部位設(shè)計(jì)必要的防磨措施。反應(yīng)器內(nèi)部各類加強(qiáng)板、支架設(shè)計(jì)成不易積灰的形式,同時(shí)考慮熱膨脹的補(bǔ)償措施。在反應(yīng)器入口、各層催化劑出口、反應(yīng)器出口等位置設(shè)置足夠數(shù)量的煙氣取樣孔,每層催化劑層出口布置足夠數(shù)量的煙氣取樣格柵鋼管。
(4)吹灰系統(tǒng)
水泥行業(yè)窯尾生料灰濃度高、硬度高、灰分細(xì)膩,催化劑的表面應(yīng)常設(shè)吹灰系統(tǒng)。目前主要的清灰方法包括蒸汽吹灰、聲波吹灰和壓縮空氣吹灰三種。 根據(jù)國內(nèi)外水泥窯煙氣脫硝成熟的工程應(yīng)用案例,水泥窯SCR催化劑宜采用壓縮空氣/蒸汽吹灰方式,同時(shí)可聯(lián)合聲波吹灰方式進(jìn)行吹灰,以保持催化劑清潔,避免因灰塵堆積減弱催化劑的活性。
(5)風(fēng)機(jī)系統(tǒng)
SCR脫硝反應(yīng)器的阻力在1000~1500Pa,對于高塵布置的方式,還需要增加電除塵器800~1000Pa的阻力。對于后端的高溫風(fēng)機(jī)需要進(jìn)行改造,增加其壓頭,對于僅靠改造風(fēng)機(jī)仍無法滿足壓頭的情況,需要對高溫風(fēng)機(jī)重新選型,整體換新。
4、總結(jié)
該水泥窯爐SCR煙氣脫硝系統(tǒng)由還原劑制備與噴射系統(tǒng)、催化劑系統(tǒng)、吹灰系統(tǒng)、反應(yīng)器系統(tǒng)、流場優(yōu)化系統(tǒng)和風(fēng)機(jī)系統(tǒng)組成。本案例所設(shè)計(jì)的水泥窯爐SCR脫硝工藝,將除塵工序置于脫硝工藝之前,由此高溫除塵效率可達(dá)80%以上,經(jīng)過高溫除塵后進(jìn)入反應(yīng)器的煙氣含塵量大幅度下降,可有效防止催化劑堵塞和磨損,延長催化劑壽命,提高脫硝工藝的整體效率,并降低了氨耗量,減少了運(yùn)行費(fèi)用。合理設(shè)置除塵和脫硝工藝,可降低水泥脫硝工藝的整套投資成本。

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