脫銷(xiāo)系統(tǒng)在水泥廠的應(yīng)用

羅荔月

【摘要】本文簡(jiǎn)要介紹了脫硝系統(tǒng)在水泥廠的應(yīng)用，重點(diǎn)介紹了SNCR系統(tǒng)的工作原理和技術(shù)特點(diǎn)及實(shí)際運(yùn)營(yíng)中的成本分析。

【關(guān)鍵詞】脫硝；SNCR；氮氧化物；水泥廠

前言：水泥行業(yè)是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)重要基礎(chǔ)材料行業(yè)，也是主要的能源資源消耗和污染物排放行業(yè)之一，氮氧化物是水泥行業(yè)主要廢氣污染物，NOx在窯尾廢氣中含量多少與窯內(nèi)溫度、通風(fēng)量關(guān)系密切，窯內(nèi)溫度高，通風(fēng)量大，反應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，生成量就多。水泥行業(yè)氮氧化物的排放量是繼火力發(fā)電、汽車(chē)尾氣排放之后的第三排放大戶(hù)。隨著環(huán)境污染問(wèn)題日益突出，國(guó)家、地方政策導(dǎo)向要求，所有現(xiàn)役新型干法水泥熟料生產(chǎn)線必須實(shí)施脫硝改造并建成投運(yùn)脫硝設(shè)施，對(duì)熟料生產(chǎn)線加設(shè)煙氣脫硝裝置，每年可大幅度減少氮氧化物的排放，減少對(duì)周邊生態(tài)環(huán)境的影響。

1 脫銷(xiāo)系統(tǒng)在水泥廠的應(yīng)用

目前的煙氣脫氮技術(shù)主要有選擇性催化還原法、選擇性非催化還原法：國(guó)外多采用低氮燃燒+SNCR技術(shù)控制水泥窯氮氧化物的工藝較為普遍。由于SNCR工藝在水泥廠中具有改造簡(jiǎn)便，投資低廉，效率中等，是一種性?xún)r(jià)比較高的NOx控制技術(shù)。因此被認(rèn)為是目前可用于水泥工業(yè)回轉(zhuǎn)窯上的最好技術(shù)，可確保水泥窯氮氧化物的排放穩(wěn)定在200mg/Nm3以下。由于SNCR技術(shù)成本較低，改造方便，適合協(xié)同應(yīng)用其他的低氮技術(shù)，特別適合發(fā)展中國(guó)家使用。

1.1 SNCR工作原理

SNCR是選擇性非催化還原SelectiveNon-Catalytic Reduction的英文縮寫(xiě)，此方法是在870℃～1150℃下，將氨還原劑（一般是氨或尿素）噴入煙氣中，選擇性地將NOx還原，生成氮?dú)夂退?。與SCR技術(shù)相比，SNCR技術(shù)利用爐內(nèi)的高溫驅(qū)動(dòng)氨與NOx的選擇性還原反應(yīng)，因此，不需要昂貴的催化劑和體積龐大的反應(yīng)器。SNCR技術(shù)以爐膛煙道為反應(yīng)器，改造簡(jiǎn)便，投資低廉，效率中等，是一種性?xún)r(jià)比較高的NOx控制技術(shù)。在分解爐的中下部噴入氨水或尿素等溶液，使之與煙氣中的NOx化合，并將其還原成氮?dú)夂退?。這樣就可較大幅度地削減NOx的排放，削減效果達(dá)30%～80%，NOx排放濃度可降到200mg/Nm3～400mg/Nm3。氨水儲(chǔ)存罐的氨水經(jīng)過(guò)過(guò)濾器后，通過(guò)氨水添加泵送入分解爐，出添加泵的溶液經(jīng)過(guò)濾后進(jìn)入流量調(diào)節(jié)閥和流量計(jì)，經(jīng)計(jì)量的溶液進(jìn)入噴嘴，在噴嘴內(nèi)與壓縮空氣混合，霧化后噴入分解爐底部。其主要反應(yīng)式如下：

4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O

1.2 SNCR系統(tǒng)工藝流程

整套SNCR脫硝裝置主要包括還原劑卸料模塊、還原劑存儲(chǔ)模塊、還原劑輸送模塊、計(jì)量分配模塊、噴射模塊和控制模塊等組成。

1.2.1氨水卸料模塊

氨水卸料模塊用于把氨水從槽車(chē)上傳送到氨水儲(chǔ)罐中，整個(gè)脫硝系統(tǒng)共用一套氨水加注系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要有1臺(tái)氨水加注泵和相應(yīng)的儀表、閥門(mén)、管道等組成。儲(chǔ)罐的加注是由罐車(chē)直接加注。儲(chǔ)罐的加注管線和排氣管通過(guò)撓性軟管與罐車(chē)連接。加注管線主要用來(lái)儲(chǔ)罐注液，排氣管將加注過(guò)程中的多余壓力通過(guò)返回罐車(chē)釋放。本模塊通過(guò)就地控制啟動(dòng)，高液位信號(hào)及溢流保護(hù)報(bào)警時(shí)會(huì)自動(dòng)停止加注過(guò)程。

1.2.2氨水還原劑存儲(chǔ)模塊

氨水存儲(chǔ)模塊主要用于儲(chǔ)存氨水溶液。整套SNCR系統(tǒng)共用一套還原劑存儲(chǔ)系統(tǒng)，該系統(tǒng)由2個(gè)氨水溶液儲(chǔ)罐、相應(yīng)的壓力、液位、溢流保護(hù)等儀表、以及管道閥門(mén)等組成。

1.2.3還原劑輸送模塊

還原劑輸送模塊主要用于把儲(chǔ)存在罐內(nèi)的氨水輸送到控制計(jì)量模塊。整套系統(tǒng)共用一套還原劑輸送系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由2臺(tái)氨水輸送泵、壓力流量等儀表和管道閥門(mén)等組成。

1.2.4計(jì)量分配模塊

控制計(jì)量模塊主要是進(jìn)行氨水的控制和計(jì)量，并將氨水溶液輸送到噴射系統(tǒng)，每臺(tái)爐使用1套控制計(jì)量柜。

1.2.5噴射模塊

噴射模塊用于監(jiān)視噴槍和控制空氣供給的組件裝配在噴射模塊。

1.2.6噴槍

噴槍將氨水噴射到分解爐內(nèi)，采用法蘭或者快速接頭連接。針對(duì)水泥高灰、高塵的特點(diǎn)，采用進(jìn)口設(shè)計(jì)的噴槍?zhuān)瑖姌寚娚浞植挤秶鷱V，混合效果好，耐磨，結(jié)構(gòu)堅(jiān)固并有極強(qiáng)的噴射能力。能在保證脫硝效果的同時(shí)，保障噴槍的壽命。

1.2.7控制單元模塊

控制系統(tǒng)配有PLC，通過(guò)Profibus DP協(xié)議及I/O通信?？刂葡到y(tǒng)與工藝方式的協(xié)作與監(jiān)測(cè)形成了全自動(dòng)控制系統(tǒng)。它可以直接與水泥廠DCS進(jìn)行通信，接收電廠信號(hào)并控制工藝。

正常情況下，SNCR系統(tǒng)是全自動(dòng)模式下進(jìn)行的，即不需要人工介入控制。但是該系統(tǒng)也可在手動(dòng)模式下運(yùn)行，即系統(tǒng)可以通過(guò)控制面板進(jìn)行控制。控制系統(tǒng)準(zhǔn)確計(jì)算還原劑噴射量，并準(zhǔn)確控制稀釋和噴射模塊。整個(gè)SNCR系統(tǒng)通過(guò)控制系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行。

1.3脫銷(xiāo)效率

上脫銷(xiāo)系統(tǒng)后，氮氧化物的去除率可達(dá)到60%左右，氮氧化物排放濃度可下降到400mg/m3，符合《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB4915–2013），氮氧化物排放限值400 mg/m3的要求。

1.4脫銷(xiāo)系統(tǒng)運(yùn)行成本計(jì)算

一條日產(chǎn)4500噸熟料的新型干法水泥窯，按氮氧化物本底濃度700 mg/m3～800 mg/m3，每小時(shí)大約需500 L～600L（濃度是21%，密度0.92kg/l）的氨水，每噸氨水的價(jià)格是900元，計(jì)算一個(gè)月（運(yùn)轉(zhuǎn)率95%）的運(yùn)行成本：

（600×0.92×24×30×95%）/1000×900=34萬(wàn)

2 結(jié)束語(yǔ)

SNCR裝置簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)、操作方便、價(jià)格低廉，是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)用的NOx還原技術(shù)。相對(duì)于別的脫硝技術(shù)來(lái)說(shuō)，它是目前適合我國(guó)國(guó)情的脫硝技術(shù)的最佳選擇。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱江濤，王曉暉，田正斌. SNCR脫硝技術(shù)在大型煤粉爐中的應(yīng)用探討[J].能源研究與信息，2006，（01）

[2]賈世昌.耿桂淦.宋正華 SNCR脫硝技術(shù)的應(yīng)用探討 [J]江蘇建材，2013（1）

[3]胡浩毅.以尿素為還原劑的SNCR脫硝技術(shù)在電廠的應(yīng)用[J].電力技術(shù)，2009，（03）：22-24.