廢氣處理設(shè)備,污水處理工藝

水泥窯氮氧化物超低排放改造

2020/9/3 17:06:59

隨著環(huán)保形勢的變化對水泥工業(yè)大氣污染物排放要求越來越高,尤其是對氮氧化物的排放提出更高要求,近年來多地明確要求推進(jìn)重點(diǎn)企業(yè)開展超低排放改造,在基準(zhǔn)氧含量10%的條件下,氮氧化物排放濃度不高于100 mg/m3。通過對現(xiàn)有SNCR系統(tǒng)進(jìn)行多點(diǎn)位流量控制,實(shí)現(xiàn)氮氧化物排放濃度穩(wěn)定控制在100 mg/m3以下,且氨水單耗同比降低,氨逃逸不超標(biāo)。


為響應(yīng)河北省藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年作戰(zhàn)計劃(2018~2020年)等相關(guān)要求,河北省環(huán)保廳近日發(fā)布《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》征求意見稿,意見稿中指出,2018年年底前,在水泥熟料企業(yè)試點(diǎn)開展超低排放改造。完成超低排放改造后,水泥窯廢氣在基準(zhǔn)氧含量10%的條件下,顆粒物、二氧化硫、氮氧化物排放濃度要分別不高于10 mg/m3、50 mg/m3、150 mg/m3。2019年推進(jìn)重點(diǎn)企業(yè)開展超低排放改造,2020年完成。


1 生產(chǎn)情況


我公司2500 t/d新型干法水泥生產(chǎn)線,采用五級單系列懸浮預(yù)熱器帶預(yù)燃爐系統(tǒng),脫硝系統(tǒng)采用SNCR工藝,于2014年建成并投入運(yùn)行,脫硝系統(tǒng)噴槍安裝4支,鵝頸管前段2支噴槍,鵝頸管后端2支噴槍,兩層噴槍同時進(jìn)行使用,根據(jù)煙筒在線監(jiān)測數(shù)據(jù),系統(tǒng)自動調(diào)整氨水用量。在生產(chǎn)過程中由于原材料、系統(tǒng)壓力、煤、設(shè)備故障等諸多因素影響,預(yù)熱器溫度場反應(yīng)溫度發(fā)生變化,原系統(tǒng)未能根據(jù)預(yù)熱器系統(tǒng)溫度場的變化精確控制氨水噴入量,導(dǎo)致脫硝反應(yīng)效率低,氮氧化物難以控制或穩(wěn)定在排放標(biāo)準(zhǔn)。在排放標(biāo)準(zhǔn)400 mg/Nm3時,可以滿足要求,當(dāng)排放標(biāo)準(zhǔn)降低到100 mg/Nm3以下,出現(xiàn)氨水用量特別大,氨逃逸超標(biāo)等問題。


2 原因分析


我公司2 500 t/d新型干法水泥生產(chǎn)線控制氮氧化物排放在200 mg/Nm3左右時,噸熟料氨水用量高達(dá)9 kg,同時氨逃逸高,氨水沒有發(fā)揮正常脫硝作用。經(jīng)對使用的噴槍進(jìn)行分析,霧化試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)噴槍流氨水量大,霧化效果差,噴頭容易結(jié)皮堵塞。同時對預(yù)熱器系統(tǒng)進(jìn)行熱工標(biāo)定,發(fā)現(xiàn)噴槍周邊溫度場不斷變化,氨水噴量未能根據(jù)溫度的變化而自動分配氨水用量。


SNCR管道截面中的流場分布見圖1。不同脫硝狀態(tài)的示意見圖2。


 

3 改造措施


本次改造采用噴槍多溫度場控制,系統(tǒng)自行調(diào)整不同部位氨水噴入比例,實(shí)現(xiàn)脫硝反應(yīng)最佳溫度場和脫硝效率。

具體改造內(nèi)容:


1)在鵝頸管后端下行管道及C5出口設(shè)置8支小流量噴槍。


2)加裝噴槍集成分配系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)氨水用量的精確控制。


3)優(yōu)化升級中控計算機(jī)控制系統(tǒng),從噴氨量僅根據(jù)排放數(shù)據(jù)改為根據(jù)分解爐出口溫度精確控制每層氨水噴量。

4)同時采用某斜噴式噴槍,提高氨水霧化效果。


改造后SNCR脫硝流程示意見圖3。斜噴式噴槍結(jié)構(gòu)見圖4。


 

噴槍采用雙流體噴嘴內(nèi)部混合。噴槍內(nèi)部管與外部管相連接,外部管通過卡套接頭與噴槍套管連接,噴射角度可以在運(yùn)行期間進(jìn)行改變。噴槍沒有可移動部件,只有外部管是可以活動的。在現(xiàn)場可以通過調(diào)節(jié)外部管以獲得不同的噴霧形式。固定安裝的噴槍通過外纏不銹鋼的聚四氟乙烯軟管向爐內(nèi)噴射還原劑。


4 改造效果


改造前后氨水單耗及排放數(shù)據(jù)見表1。


 

從表1可以看出,改造后氮氧化物排放濃度較改造前降低41 mg/Nm3,氨水單耗降低1.71 kg/t,每月節(jié)約氨水用量按120 t計算,節(jié)約氨水采購費(fèi)用120×650=78 000元,年節(jié)約費(fèi)用93.6萬元。


按照《河北省環(huán)境保護(hù)稅應(yīng)稅大氣污染物和水污染物適用稅額方案》三檔標(biāo)準(zhǔn)4.8元/當(dāng)量及《應(yīng)稅污染物和當(dāng)量值》大氣污染物氮氧化物污染當(dāng)量值0.95 kg計,氮氧化物排放濃度降低41 mg/m3時每日排放量減少41 mg/m3×24 h/d×420 000 m3/h =413 kg/d,每月節(jié)約稅額4.8×30×413/0.95=6.3(萬元),年節(jié)約環(huán)保稅75.6萬元。本次改造年節(jié)約費(fèi)用共計169.2萬元。


作者單位:邯鄲金隅太行水泥有限責(zé)任公司,水泥混凝土節(jié)能利廢技術(shù)北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室


來源:北極星環(huán)保網(wǎng)  




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