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水泥生产线中SNCR脱硝设计和建设

发布者:河北诚誉环境工程有限公司发表时间:2018-05-29
  脱硝是“十二五”期间,我国大气环保治理的重点。随着我国水泥工业的迅猛发展,水泥生产排放的氮氧化物总量位居行业第三,影响大气环境质量,成为水泥工业可持续发展的制约因素。截止,2012年底我国有水泥生产线1637条,许多技术性能落后的水泥企业氮氧化物排放量远远没有达到政策形势的要求。水泥行业强制脱硝成为必然,但当前的经济态势和水泥价格行情与脱硝需要较大资金投入形成鲜明对比,成为制约行业脱硝迅速展开不利因素。
  目前,全国各地的水泥窑炉脱硝采用烟气脱硝技术-选择性非催化还原(Selective Non-Catalytic Reduction,简称SNCR),采用SNCR烟气脱硝技术是一个非常有效的降低NOx排放量的途径。在国家新的水泥工业大气排放标准出台前,辽宁省的辽阳市暂定NOx排放指标为320mg/Nm3,并已在辽宁中北水泥4000t/d、辽宁银盛水泥集团等多条水泥窑炉进行了SNCR脱硝应用。
  辽宁中北水泥(现属亚泰集团)签订的4000t/d水泥窑炉SNCR脱硝总包合同是辽宁水泥工业脱硝的典型案例。该工程建设周期为3个月,成功取得验收合格证书。调试结果说明,系统可连续稳定的运行,性能指标达到设计要求。
  通过该工程,许多SNCR脱硝工程建设经验得到总结。为了达到工程设备的设计合理、方便工程施工及安装、运行指标达到要求、水泥企业方便维护、系统能长期稳定运行,在整套工程设备的设计及建设中总结出以下需要注意的问题:
  1. 还原剂的存储能力。一般在系统设计时需要考虑一周(7天)的用量。根据各厂的氨水采购渠道的不同,储量需要相应调整,如果氨水供货充足,并且运输条件也相对较好,能及时补充氨水的耗量的情况下可以减少储存量。反之则需要增加氨水的储量。另外,氨水的耗量与窑系统实际NOx的排放浓度及排放目标值有直接关系,不能笼统而言,尽可能地按实际情况计算并配置氨水储存罐的尺寸。建议如能及时补充还原剂,应减少储存量,因为储存量大,使用时间过长则使氨水中的氨气析出,容易造成周边环境污染,影响生命健康。
  2. 卸氨模块排空问题。卸氨装置的设计一定要充分考虑排空问题,不能简单地安装一个排空阀 对外排空。因为氨水不同于自来水,排空时会有一股很强的氨味逸出,造成周围环境恶化,让人难以靠近。同样,在卸氨的时候是通过柔性软管与罐车连接,卸氨结束后,拆管时难免有少量氨水残留或洒出,这时需要启动应急喷淋工艺水装置进行冲洗现场,所以设计时一定要在就近加装应急喷淋工艺水装置。
  3. 增加应急喷淋工艺水装置。在采用氨水作为还原剂时,因为不需要稀释水,所以很多人就会省略这道工序。在这里,强烈建议还是要配置工艺水喷淋装置,此装置管路能应用到每一个氨水的管路接口及喷枪位置,当你在进行管道检修或者检查喷枪雾化效果时,遇到紧张氨气泄露等问题可以及时应对,避免危险发生。
  4. 氨逃逸及检测问题。由于氨逃逸量非常低,仅为0~10ppm的含量,要求检测仪器的分辨率很高。这套检测仪器在火电行业及锅炉行业应用比较广泛,技术上也相对成熟。但在水泥行业上的应用案例很少,且水泥行业的烟气组分较为复杂,粉尘颗粒也多,适应性有待于改进。如从根本上解决氨逃逸问题,应从氨的喷射量进行系统控制,再通过设计合理的喷枪将还原剂雾化,使其与NOx充分混合,从而减少氨逃逸问题。从实际应用来说,效果很不理想,在仪器选择的时候需要慎重考虑。
  5. 脱硝喷枪选型问题。脱硝喷枪SNCR脱硝的关键设备,其雾化效果直接关系到整个脱硝系统的脱硝效率。目前,绝大多数厂家都是采用双流体喷枪,依靠压缩空气的推动力使氨水雾化。如资金紧张的水泥企业,也可以选择配备墙内固定式喷枪,固定式喷枪为防止其长期暴露于高温环境中,信成科技设计将脱硝喷枪外套一根特质合金的保护套,以延长其使用寿命。在喷枪选择时,一定要有细密且均匀的雾化效果,并能在高温高粉尘的环境下持续保持。另外,结构形式上一定要方便拆装,以便于日常维护检查。
  6. 性能考核方面的问题。性能考核是脱硝工程验收的关键,考核内容主要有两项目内容,一是脱硝效率或排放浓度目标值,二是氨逃逸量。其他的指标如电能消耗、压缩空气消耗也可以适当评价,但不是最主要的。主要的两项目考核一定要在合同约定中注明清楚,是在预热器出口还是在烟囱选择测点,这个问题应予以重视。
  7. 土建施工方面的问题。土建方面,一般来说,使用SNCR脱硝技术的土建工程量都不大,费用约占总投资的15%。如果能充分考虑和利用原有建筑物的话,可以更进一步降低土建费用。SNCR脱硝的各模块之间都是管道连接,布置起来很方便,完全可以利用原有建筑物进行布置,在原有建筑物不能满足的情况下再考虑土建工程,尽量减少水泥生产企业实施脱硝工程的整体费用。
  SNCR脱硝技术将是我国水泥行业所能接受的一种脱硝方式,在建设成本、运行费用上具有很大优势。与水泥行业生产系统有着良好的匹配性,必将成为我国水泥行业控制氮氧化物应用最为广泛的技术。
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