1、水泥廠脫硝技術(shù)簡介及SNCR方案介紹,四川聚川科技有限公司 王政,水泥廠中NOx污染主要來源,首先是煅燒高溫段產(chǎn)生的熱力氮，大約占總產(chǎn)生量的85%-90%；1200以下幾乎不產(chǎn)生，超過1200 會(huì)加速生成； 其次是燃料煤燃燒產(chǎn)生的燃料型氮，占產(chǎn)生量的10%-15%；燃料中的氮生成溫度低于煤燃燒溫度，在600-800 時(shí)就可生成燃料型NOx。 生料中會(huì)有少量的氮元素生成NOx 水泥工藝中NO占95%以上 高濃度的NO2是一種紅色或桔紅色/棕色氣體，其味道刺鼻、辛辣。?？稍诙疽姷綗焽枧欧懦龅S色或褐色氣體。,原理機(jī)制,熱力NOx* 火焰溫度 燃料NOx* 燃料中的氮元素，存在于揮發(fā)份中 瞬式NO

2、x（燃料溫度上升會(huì)生成HCN氰基，與O2反應(yīng)生成NOx） 與CH基反應(yīng)-量很少 生料 NOx 生料中的氮?dú)猓绕涫桥c油母巖混合（有這的不多） 我們的工藝中主要形成的是NO 。,* 關(guān)注主要因子,熱力 NOx 燃料 NOx 瞬式 NOx (Fenimore),NOx 生成,NOx的危害性,NOx是溫室氣體之一，NOx濃度增加會(huì)加劇溫室效應(yīng)； 大氣中的NOx與空氣中的水結(jié)合最終會(huì)轉(zhuǎn)化成硝酸和硝酸鹽，硝酸是酸雨的成因之一； 當(dāng)大氣中的NOx達(dá)到一定的條件時(shí)，發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生有毒性的二次污染物-光化學(xué)煙霧； 大氣中的NOx與O3反應(yīng)生成O2而使O3減少，從而破壞臭氧層。,水泥廠降低NOx的技術(shù),工

3、藝優(yōu)化,較好的燃燒能力/較低的SHC Bath (K1450 = 105-110)噴水降低火焰溫度 Cemstar (TXI 礦渣)礦化劑 -100C = -0.4-0.5 kg NO2/T cK 降低過?？諝庀禂?shù) +1% O2 = +300 mg NO2/kgCK 避免過分燃燒, 降低燃料中的 N2, 降低SHC。,火焰冷卻,冷火焰的最高溫度 (熱NO依賴溫度),促進(jìn)內(nèi)部還原條件,-噴水或廢水能夠使NOx的還原率達(dá)到30； 要獲得高的NOx還原率，需要相當(dāng)多的生產(chǎn)損失和耗熱量。,降低 SHC,提高熱交換 旋風(fēng)筒升級(jí) 優(yōu)化燃燒器 燃燒器運(yùn)行/設(shè)計(jì) 還原率為0至30之間，使用低NOx的燃燒器（一

4、次風(fēng)為4至8）。 針對(duì)低揮發(fā)性燃料對(duì)燃燒器進(jìn)行優(yōu)化-通過調(diào)節(jié)噴煤, 減少推力, 降低NOx 優(yōu)化喂料/速率 優(yōu)化冷卻機(jī),低氮燃燒器,由于低氮燃燒器直接引入火焰中心的一次風(fēng)的比例大為減少至6至12，內(nèi)外風(fēng)易于調(diào)節(jié)，火焰形狀好控制，容易形成短而熱的火焰，所以空氣與高溫火焰區(qū)域接觸時(shí)間短，氮氧化物排放量要比普通燃燒器少。 由于低氮燃燒器推力率很高，內(nèi)、外風(fēng)有單獨(dú)的風(fēng)機(jī)供風(fēng)，所以火焰短，溫度高，調(diào)節(jié)方便，容易實(shí)現(xiàn)薄料快燒，熟料活性好，強(qiáng)度高。由于低氮燃燒器一次風(fēng)比例低，帶入冷空氣少，所以熱耗會(huì)降低。 缺點(diǎn)是需要一次性投資購買低氮噴煤管，操作難度高,良好的火焰,工藝的穩(wěn)定性,良好穩(wěn)定的運(yùn)行= 還原率能達(dá)

5、10；沒有產(chǎn)生過燒。,空氣分級(jí)和燃料分級(jí),空氣分級(jí)： 主要是將三次風(fēng)分成兩部分，一部分從分解爐喂煤點(diǎn)下方位置進(jìn)入分解爐，另一部分從分解爐喂煤點(diǎn)上方位置進(jìn)入分解爐，使分解爐下部因缺氧產(chǎn)生局部還原氣氛，與氮氧化物發(fā)生還原反應(yīng)，過剩CO到分解爐上部再與另一部分三次風(fēng)混合燃燒。 燃料分級(jí) 將分解爐用煤分成兩部分，一部分從分解爐與三次風(fēng)交匯處下方位置進(jìn)入分解爐，另一部分從分解爐與三次風(fēng)交匯處上方位置進(jìn)入分解爐，使分解爐下部因過量煤產(chǎn)生局部還原氣氛，過剩CO到分解爐上部再與三次風(fēng)混合燃燒。 問題： 改造周期：燃料分級(jí)短于空氣分級(jí)； 燃料分級(jí)投資小于空氣分級(jí)； 都會(huì)對(duì)操作造成影響，導(dǎo)至熱耗和產(chǎn)量損失， 分解

6、爐和五級(jí)筒結(jié)皮增加，尤其是錐部結(jié)皮。,分級(jí)燃燒,在預(yù)熱器/預(yù)分解爐中創(chuàng)造出一個(gè)還原氣氛帶。 NOx 和 CO 反應(yīng)生成 CO2 和N2。 使用低活性燃料可以還原NOx 800 mg/Nm3 &使用高活性的燃料可以還原NOx 500 mg/Nm3 。 將三次風(fēng)和燃料喂料點(diǎn)分離。 窯中燃料噴射；只適用于長窯系統(tǒng)不適用目前普遍的窯外分解爐窯。 窯尾（替代）燃料投加；簡單，但是有產(chǎn)量損失危險(xiǎn)。 CO的后期燃燒是一項(xiàng)挑戰(zhàn)。,簡單分級(jí)燃燒改造及復(fù)雜分級(jí)燃燒改造,簡單改造 在現(xiàn)有條件下將進(jìn)入分解爐的一股煤粉噴射點(diǎn)下移到上升煙道中 在現(xiàn)有條件下將三次風(fēng)分離一股遠(yuǎn)離噴煤點(diǎn) 周期短、投資少、降氮效果10-15%，

7、能耗增加很少30-50Mj/t-KK，短時(shí)間運(yùn)行熱耗增加無法顯現(xiàn)出來。 復(fù)雜改造 延長上升煙道 改造分解爐 周期長、投資需要幾百萬以上，改變了原有的操作參數(shù)，需要較長時(shí)間的適應(yīng)調(diào)整，降氮效率可達(dá)40%以上，但隨著降氮率的提高熱耗增加達(dá)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過簡單改造。,案 例,若在KHD （洪堡公司） pyro-top中停留5秒鐘時(shí)間，在燃燒普通煤的情況下具有將NOx排放物還原至600 mg/Nm3以下的能力。 Pyroclon（分解爐）燃燒器位于三次風(fēng)管入口處（處于氧化氛圍下），而低NOx燃燒器位于上升煙道中（處于還原氛圍下）。,SCR及SNCR,SNCR及SCR方案；是目前最成熟、使用最廣泛，效率最高的降

8、氮方法，也是對(duì)煅燒工藝影響最小的工藝。 SNCR：選擇性非催化還原法； SCR：選擇性催化還原法； 其主要的化學(xué)反應(yīng)方程式為： 4NO+4NH3+O24N2+6H2O 6NO+4NH35N2+6H2O 6NO2+8NH37N2+12H2O 2NO2+4NH3 +O2 3N2+6H2O,SCR,在一個(gè)較低的溫度范圍（300至400 C）內(nèi)使用氨或尿素，使用催化劑將NOx有效地還原。 0.9 摩爾NH3/摩爾NO, 還原率達(dá)90% 。 灰塵和含硫化合物堿金屬會(huì)造成催化劑失效。 在水泥廠不是很實(shí)用 在水泥廠，如果安裝在窯尾除塵器后，需要將氣體再次加熱至350 C；在目前工藝條件下是不可能的 。 在預(yù)

9、熱器C1出口（氣體溫度在300至400 C）；催化劑的灰塵負(fù)載高；需要安裝高溫除塵器或其它措施除塵。 催化劑中毒問題，需要考慮廢氣中堿金屬的含量，堿與SO2中毒是不可恢復(fù)的。,SNCR降氮工藝特點(diǎn),SNCR工藝中： 氨自由基與NOX反應(yīng)，煙氣中的氧參與反應(yīng)，為放熱反應(yīng)，但不足以彌補(bǔ)CO與O2反應(yīng)放熱； 4NO+4NH3+O24N2+6H2O 因?yàn)橛蟹艧岱磻?yīng)，因此對(duì)熱耗的影響并不明顯 但當(dāng)反應(yīng)溫度過高時(shí)，會(huì)發(fā)生反向反應(yīng)，生成NO； 4NH3+5O24NO+6H2O SNCR是在無催化劑存在下向合適的區(qū)域噴入還原劑，此時(shí)區(qū)域的溫度為（870-1090）將NOx還原成N2和H2O； 在NH3/NOx

10、摩爾比0.8-3的情況下，降氮效率20-70%。如果降氮效率達(dá)到85%時(shí)，此時(shí)氨氮摩爾比超過3，氨的逃逸率太高，成本增加太大。 逃逸的氨基本都被生料吸收，很少有氨可以逃逸到大氣中。,SNCR性能影響因素,反應(yīng)溫度范圍； 最佳溫度區(qū)的滯留時(shí)間；至少0.5s以上 噴入的反應(yīng)劑與煙氣混合程度； 處理前煙氣NOx本底濃度； 噴入的反應(yīng)劑與NOx的摩爾比； 氨的逃逸量； SNCR只有在噴射量很大時(shí)對(duì)窯系統(tǒng)操作有較明顯影響，主要表現(xiàn)在分解爐出口CO明顯上升，高溫風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)增加，熱耗較大幅上升。,SNCR系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)線的影響,SNCR系統(tǒng)噴射點(diǎn)位于分解爐，最合適的位置需要視實(shí)際的溫度點(diǎn)而定，一般來說有4-10個(gè)

11、常用位置及4-10個(gè)備用位置，因此不需要對(duì)分解爐進(jìn)行改變； 對(duì)生產(chǎn)線的工藝影響； 還原劑的噴射對(duì)煙氣的溫度有細(xì)微的影響，大約下降2； 對(duì)生產(chǎn)線產(chǎn)能的影響 SNCR對(duì)生產(chǎn)線的產(chǎn)能沒有影響； SNCR對(duì)熱耗的影響 有影響但不明顯,水泥廠降氮措施匯總,水泥行業(yè)NOX的排放標(biāo)準(zhǔn),GB4915-2004明確規(guī)定了800mg/Nm3的最高排放濃度，但不同地區(qū)有更為嚴(yán)格的要求： 北京：500mgNm3 其它地區(qū)： 800mgNm3 2012年環(huán)保部征求意見，將從500、400、300mg/Nm3中選擇一種作為新標(biāo)準(zhǔn)。預(yù)計(jì)新標(biāo)準(zhǔn)在2012年底或2013年初頒布？,XX水泥有限公司SNCR方案,XX水泥有限公司

12、SNCR方案,脫銷目標(biāo) 基于1000mg/Nm3的本底濃度進(jìn)行脫硝，將NOx濃度有效降低到400Mg/Nm3以下，達(dá)到60%的脫銷率。 在800mg/Nm3-400mg/Nm3之間可以隨意調(diào)節(jié)還原劑噴入量，使排放濃度完全受控。 在預(yù)熱器一級(jí)筒出口安裝一套在線氣體分析儀用于監(jiān)控和調(diào)節(jié)還原劑的噴射量 改造窯尾最終的煙囪出口的CEMS系統(tǒng)，安裝一套數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)，用于管理、上傳到環(huán)保局的在線監(jiān)測數(shù)據(jù)。,XX水泥有限公司SNCR方案,運(yùn)行成本分析,項(xiàng)目建設(shè)周期（所有周期從合同簽訂生效之日起計(jì)算）,技術(shù)方案-基礎(chǔ)設(shè)計(jì),使用氨水作為還原劑 預(yù)留使用尿素作為還原劑的改造場地 原料供應(yīng)系統(tǒng)考慮兩條線SNCR的使

13、用 在兩條線C1出口都安裝一套在線氣體分析儀用于調(diào)整、控制SNCR噴射量 煙囪出口的在線監(jiān)測儀安裝一套DAS系統(tǒng)用于維護(hù)、管理上傳數(shù)據(jù) 委托具有環(huán)保設(shè)計(jì)甲級(jí)資質(zhì)的單位編制可行性研究報(bào)告,技術(shù)方案-項(xiàng)目組成,項(xiàng)目包括四大部分： 還原劑接受制備系統(tǒng)； 還原劑的供應(yīng)系統(tǒng)； 還原劑的噴射系統(tǒng)； SNCR電氣系統(tǒng)。 附件：連接管道及閥門，部分儀器儀表,方案-還原劑接受制備系統(tǒng),還原劑接受制備系統(tǒng)； 氨水輸送泵組及連接雙回路管道、閥門、流量計(jì) 氨水儲(chǔ)存罐，附屬設(shè)備為電子液位計(jì)、溫度計(jì)、單向進(jìn)氣閥門、排氣閥門及管道、排空閥門、預(yù)留清洗閥門及連接管道 氨水罐外排氣吸收罐，將氨水罐揮發(fā)的氨氣吸收到水中，并不定期

14、將此水打回氨水罐中或直接打入噴射系統(tǒng)中 氨水罐冷卻系統(tǒng) 氨水罐上部加裝噴淋系統(tǒng)，防止夏季溫度過高揮發(fā)量增大降低氨水濃度 人員噴淋沖洗系統(tǒng) 設(shè)置一套人員沖洗系統(tǒng)，防備人員在現(xiàn)場時(shí)皮膚接觸到氨水，人員再現(xiàn)場可以直接用清水沖洗并有洗眼器。,方案-還原劑供應(yīng)系統(tǒng),還原劑供應(yīng)系統(tǒng) 雙回路供應(yīng)管道 加裝專用過濾系統(tǒng) 進(jìn)口變頻泵，雙泵配備 電子流量計(jì)計(jì)量，流量信號(hào)進(jìn)入PLC系統(tǒng) 還原劑回流設(shè)計(jì)以保護(hù)泵體,方案-還原劑噴射系統(tǒng),還原劑噴射系統(tǒng) 全套不銹鋼管道將還原劑送入噴射系統(tǒng)所在平臺(tái) 八根噴槍系統(tǒng)，六支同時(shí)運(yùn)行，根據(jù)運(yùn)行效果調(diào)整另外兩根噴槍的使用 安裝有液體分配器確保每根噴槍流量一致 安裝有壓縮空氣罐，確保壓縮空氣穩(wěn)定的壓力和流量 壓力表顯示確保噴槍工作狀態(tài) 每一根噴槍安裝有一套噴槍自動(dòng)進(jìn)出伸縮系統(tǒng)、一套自動(dòng)封門系統(tǒng)確保噴槍退出后密封噴射孔 使用310S材質(zhì)的噴槍系統(tǒng)可以在1150下穩(wěn)定使用，短時(shí)間可在1200下使用，一般情況分解爐溫度不會(huì)達(dá)到1150以上的溫度,方案-電氣及控制系統(tǒng),SNCR電氣系統(tǒng) 總用電負(fù)荷在20KW以下 使用一套西門子S7-300PLC加可視觸摸屏控制 每一臺(tái)泵體配備一個(gè)進(jìn)口變頻器控制泵的運(yùn)轉(zhuǎn)速率 S7-300PLC接入工廠DCS系統(tǒng)中便于遠(yuǎn)程監(jiān)控和操作 還原劑接受、供應(yīng)、噴射全部由S7-300PLC控制 C1出氣體分析儀信號(hào)接入S