水泥窑炉SNCR脱硝技术.doc

水泥窑炉SNCR脱硝技术 作者：徐忠俊单位：江苏紫光吉地达环境科技股份有限公司来源： 发布日期：2012/11/7 　　1. 国内水泥厂脱硝的基本状况 　　“十二五”期间我国氮氧化物排放总量要求达到减排10％的目标，这就需要加大对电力、水泥、冶金等行业产生的氮氧化物进行控制。水泥行业氮氧化物的排放量占全国工业排放总量的15%左右，已是居火力发电、汽车尾气之后的第三大氮氧化物排放大户。工信部582号文件关于水泥工业节能减排的指导意见，提出了具体的量化目标：到“十二五”末，氮氧化物在2009年的基础上降低25%。同时指出，新建或改扩建水泥（熟料）生产线项目必须配置脱硝装置，且脱硝效率不低于60%。因此，探讨水泥行业最佳可行的脱硝技术显得尤为迫切。 目前，新型干法水泥回转窑上常用的NOx控制技术主要有以下几种：一是优化窑和分解炉的燃烧制度；二是改变配料方案，掺用矿化剂以求降低熟料烧成温度和时间，改进熟料易烧性；三是采用低NOx的燃烧器；四是在窑尾分解炉和管道中的阶段燃烧技术。然而，即使把上述四种措施全部采用起来，事实上水泥窑的NOx排放也很难达到400mg/Nm3以下。采用选择性非催化还原（SNCR）脱硝法或选择性催化还原（SCR）脱硝法进一步降低NOx排放的措施是一个非常有效的降低NOx排放的途径。本文主要讨论关于SNCR选择非催化还原脱硝技术在水泥厂的运用。各控制技术的脱硝效率如下表所示： NOx 控制技术 低NOx 燃烧器 分级燃烧 SNCR SCR 脱硝效率 10~15% 25~30% 30~65% 85~90% 　　由于SCR操作温度窗口和含尘量的特殊要求，在国内外水泥生产线上极少使用，主要原因为：（1）出C1的烟气通常用于余热发电，出余热发电系统的烟气温度无法满足SCR 的温度要求；（2）窑尾框架周边基本上没有布置SCR催化剂框架的空间；（3）出C1的烟气中高浓度粉尘及其有害元素易造成催化剂破损和失效；（4）一次性投资大；烟气通过催化剂的阻力增大了窑系统的阻力；（5）催化剂每三年需要更换，运行成本高。 　　2. SNCR（选择性非催化还原法）脱硝技术 　　2.1 SNCR脱硝原理 　　将氨水（质量浓度25%～30%），通过雾化喷射系统直接喷入窑炉合适温度区域-旋风分离器（760~950℃），雾化后的氨与NOx（NO、NO2 等混合物）进行选择性非催化还原反应，将NOx转化成无污染的N2。当反应区温度过低时，反应效率会降低；当反应区温度过高时，氨会直接被氧化成N2和NO。喷氨后炉内发生的化学反应有： 　　4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O 　　6NO+4NH3→5N2+6H2O 　　6NO2+8NH3→7N2+12H2O 　　2NO2+4NH3 +O2→ 3N2+6H2O 　　为了提高脱NOx的效率并实现NH3的逃逸最小化，满足以下条件：在氨水喷入的位置没有火焰；在反应区域维持合适的温度范围（760~950℃）；在反应区域有足够的停留时间（至少1秒以上，～850℃）。 　　2.2 SNCR脱硝工艺流程说明 　　（1）反应剂的接收和储存 　　采用氨作吸收剂时，既可用液氨，也可用氨水。液氨在常温下呈气态，必须在压力容器中运输和储存，有较高的安全要求。氨水一般形式为29.49%的水溶液。由于大于28%的氨水的储运需获得许可，所以近年来大多在SNCR系统中采用25%左右的氨水。但在降低氨水浓度的同时，增加了所需的储存空间。氨水喷入分离器后，要比液氨消耗更多的蒸发热量。 　　（2）吸收剂的稀释、计量与混合 　　稀释水压力控制模块（DWP）的典型设计由2台全流量的多级不锈钢离心泵，一组双联过滤器、压力控制阀和压力/流量仪表等组成。供反应器稀释用的工艺水中总固形物要低，过滤后水中悬浮物应低于50mg/L。 　　（3）反应剂喷入的测量 　　喷射区测量( IZM) 模块是用来测量每个喷射区喷入的反应剂浓度和流量。氨水喷入前必须用来自EWP模块的过滤水将32%的氨水溶液稀释到25%左右。每个IZM 模块包括1 台化学计量泵、1台水泵、1 个管道静态混合器和1 个现场控制盘、区段隔离阀和流量计、控制阀等。IZM模块通常设计成含有与中央控制模块和局地顺序逻辑控制(PLC)f等控制系统相响应的化学反应剂的流量和区段压力阀。通过该控制系统IZM 模块，可随出口NOx 浓度、负荷、燃料质量等变化来调整反应剂加入量和反应活性。根据容量、处理前后NOx浓度和所要求的NOx去除率，氨水SNCR系统一般可采用1～5组IZM模块，并联合安装在一个滑动底板上。 　　（4）反应剂的分配和喷入部位 　　混匀的氨水稀释液从IZM 模块输送到装在临近的分配模块上。每个分配模块由流量计、平衡阀和与自动控制系统连接的调节器组成。控制系统能精确地控制流入每个喷射