高温低尘SCR脱硝技术在水泥窑的应用.pdf

2023.No.11-45-0引言我公司现拥有一条5 000 t/d新型干法水泥熟料生产线，是中国中材国际工程股份有限公司总包项目，由天津水泥设计院设计，采用双系列预热器及TTF型分解炉，2015年5月使用SNCR脱硝技术，NOx排放量可以控制在320 mg/Nm3以下。2020年11月山西省生态环境厅、山西省工业和信息化厅关于印发 山西省水泥行业超低排放改造实施方案的通知要求：2022年12月底之前，长治市水泥行业颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放要达到超低排放限值，分别为10 mg/Nm3、35 mg/Nm3、50 mg/Nm3、氨逃逸5 mg/Nm3的标准，考虑到我公司现有条件几乎无法达到NOx排放50 mg/Nm3、氨逃逸5 mg/Nm3的标准，2020年12月开始调研目前工业窑炉最成熟的氮氧化物超低排放技术SCR脱硝技术。1SCR技术类型的选定目前国内水泥窑脱硝技术主要有两大类，过程控制有低氮燃烧和分级燃烧，末端治理有SNCR技术和SCR技术。SNCR技术：无催化剂的作用下，在适合脱硝反应的温度窗口（850950）内喷入还原剂（一般为氨水或尿素），将烟气中的氮氧化物还原为氮气和水。目前所有国内水泥厂均配置有SNCR技术。更为先进的SNCR技术为智能化SNCR技术，是在原有的SNCR技术的基础上，通过新增氨水喷入点，并通过预测软件，提前预测窑炉内煅烧过程所产生的氮氧化物数据，准确判断脱硝反应窗口最佳区域位置，智能控制不同氨水喷点的氨水用量，达到精准脱硝。SCR技术：在催化剂作用下，在适合脱硝反应的温度窗口（一般要求280 以上）利用氨做还原剂可选择性地将NOx还原为氮气和水，该技术是目前电力行业的主流技术，少量的水泥厂使用。目前较成熟的SCR脱硝技术为高温脱硝技术，而高温SCR脱硝技术依据SCR脱硝前布置的除尘工艺又分为高温高尘、高温中尘和高温低尘SCR脱硝技术三种技术路线。三种高温SCR技术路线对比见表1。表1三种高温SCR技术路线对比项目高温高尘高温中尘高温低尘布置方式SCR电收尘+SCR布袋收尘/电袋收尘+SCR反应温度/280350280350280350粉尘浓度/（g/Nm3）10030500.01催化剂清灰方式耙式清灰器+声波清灰器耙式清灰器+声波清灰器声波清灰器催化剂使用寿命/a23235系统压损/Pa8001 2001 500存在问题占地面积大，粉尘浓度高，催化剂堵塞中毒占地面积大，催化剂堵塞，阻力增加运 行 阻 力 增加，高温风机需核算余量，不足需要改造2020年12月华润水泥控股运营部组织的市场调研，对全国已上的SCR项目和SCR主要供应商做了全面的调研，对高温SCR三种技术路线做了全面的评估，结合我公司的实际情况，最终选用高温低尘SCR脱硝技术。2高温低尘SCR脱硝技术的设计和安装2021年6月24日签订完合同，合同范围包括完成本工程设计（E）、设备及材料采购（P）、建筑工程施工及机电设备的安装（C）、软件编程及调试、试车、试生产、人员培训、性能考核，资料归档、竣工结算、工程验收、交付使用等全过程的工作同时包含配套的高温风机节能技改。2.1高温低尘SCR脱硝技术的设计方案2021年6月29前该环保公司提供了完整的设计高温低尘SCR脱硝技术在水泥窑的应用尹志强，李鹏飞（华润水泥（长治）有限公司，山西长治046000）摘要：本文主要论述了我公司为实现NOx超低排放，选用高温低尘SCR脱硝技术，从前期的准备工作到技术路线的选定，从设备的安装到生产调试，最终成功实现了高温低尘SCR技术在5 000 t/d水泥窑的应用。关键词：超低排放；高温低尘SCR；脱硝中图分类号：TQ172.625.3；X701文献标志码：B文章编号：1002-9877（2023）11-0045-02DOI：10.13739/12-1899/tq.2023.11.013-46-2023.No.11方案，SCR脱硝流程见图1。SNCR系统预热器水泥窑尘硝一体化设备余热锅炉高温引风机布袋除尘器物料风机烟囱引风机旋风除尘器生料磨图1高温低尘SCR脱硝工艺流程示意具体设计方案从水泥窑预热器C1出口引出高温高尘烟气进入尘硝一体化设备，烟气首先自上而下经过尘硝一体的进口喇叭和多孔板，通过自由沉降和机械作用实现预除尘，之后进入高温电除尘器进行二级收尘，再经过高温金属滤袋进行三级收尘。经过三级高效收尘之后可将烟气中的含尘量降到10 mg/Nm3以下。低尘/微尘烟气再自下而上流经设置在滤袋净气室顶部的SCR催化剂层（仅设置一层催化剂），实现NOx的脱除，由于催化剂始终处于高温微尘工作环境之下，活性和寿命得到有效保证，出口氮氧化物排放浓度可稳定在50 mg/m3以下，具体方案见图2。检修装置烟气出口SCR清灰系统金属滤袋烟气入口均布板电除尘极板灰斗图2SCR设计方案2.2现场的施工与安装2021年6月30日开始施工，11月26日完成设备安装，在施工和设备安装过程中，对原设计的一些具体细节进行优化。（1）对原设计电除尘设施优化，原设计方案未设计电除尘设施，考虑到C1出口粉尘浓度为80 g/Nm3，纯金属滤袋的清灰效果不理想时，会增加系统阻力，增加高温风机电耗。在与乙方研讨后决定在进口喇叭后方增加半个备用电场，使粉尘带电，在金属滤袋表面形成疏松粉饼层，易于清灰，降低滤袋阻力。（2）对高温输灰设备进行优化，将SCR原设计方案中普通刮板拉链机改为U型水冷式刮板拉链机，在拉链机两侧及底部增加水冷夹套，通过调节水泵电机的频率控制水量大小，将高温灰温度降至220 以内。同时将输灰斜槽普通透气层更换为耐高温250 的透气层。整体施工过程历时5个月，于2021年11月26日竣工，并于12月6日前完成了无负荷试机。3生产调试和性能考核SCR脱硝系统于2021年12月建设完成，由于冬季错峰停窑原因未组织调试。2022年3月16日回转窑开始投料生产后，SCR脱硝系统于3月20日开始进行带负荷调试，在调试过程中，氨水用量下降明显，NOx排放量稳定控制在35 mg/Nm3以下，但SCR系统降温明显，导致SP锅炉的入口温度降低10 左右，吨熟料余热发电量下降2.5 kWh/t，生料磨开机时氨逃逸稳定在0.3 mg/Nm3左右，生料磨停机时，氨逃逸不稳定，高的时候达到10 mg/Nm3，达不到环保要求的5 mg/Nm3以下。在调试期间，分析了生料磨停机后氨逃逸高的原因，一是SCR旁路阀关不严，二是催化剂用量不够。为了解决生料磨停机氨逃逸高的问题，利用6月份回转窑错峰停机时间，对SCR旁路阀叶片进行了校正和修复，同时在原有的基础上增加催化剂19 m3，总量达到111 m3。6月16日开机后，在生料磨两次停机期间，氨逃逸均5 mg/Nm3，完全达到环保的要求。并于6月25日前完成了性能测试，测试数据见表2。表2SCR系统测试数据数据对比系统增加压损/Pa系统温降/氨水消耗量/（kg/t）增加系统电耗/（kWh/t）氨逃逸/（mg/m3）考核数据1 200152.51.75测试数据800111.80.91.34结束语高温低尘SCR脱硝技术在水泥窑完全能够实现NOx超低排放且氨逃逸不超标。但仍有一些不足，SCR系统降温较大，对余热发电量影响较大，同时高温回灰的回收问题，如果处理不当，会严重影响入库提升机的使用寿命。参考文献：1廖玉云，王梦瑜，曹宗平，等.水泥窑SCR烟气脱硝催化剂的选型与应用J.中国水泥，2016（5）：82-86.2魏荣.水泥工业SCR脱硝技术探究J.工程建设与设计，2020（8）：138-139.（编辑王新频）