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组合脱硝技术
现在水泥行业最主流的烟气脱硝技术是选择性非催化还原(SNCR)脱硝技术,但是其后期的运行成本比较高,一般2500吨新型干法熟料生产线吨熟料运行成本在2.5元~4元。由于近期水泥市场不景气,所以,运行脱硝设备对于水泥厂来说,无形的增加了他们的压力,因此,控制水泥回转窑中氮氧化物的生成,降低后期SNCR的运行成本,成为现在所有水泥厂希望采用的联合脱硝技术——低氮燃烧+SNCR。
通过以上对各种控制水泥回转窑中氮氧化物技术的比较(见表),空气分级燃烧技术具有改造简单、对原燃烧制度影响小,理论NOx减排效率较稳定的优点。所以,最适合水泥厂运用的组合脱硝技术是空气分级+SNCR技术。
目前,一条4000t/d熟料新型干法生产线上一套SNCR成本需要300万元,一套空气分级系统需要50万元,氨水到厂家1000元/吨来计算,运行组合脱硝系统只需要大概半年多的时间,就可以抵消掉上一套空气分级系统的成本。由此可见,这种组合脱硝工艺对于水泥企业来说,是一种最佳的选择。
运用实例
以一家日产4000吨熟料新型干法生产线为例,采用了空气分级燃烧+SNCR联合脱硝技术,将原来的NOx 浓度从790mg/Nm3降低到300mg/Nm3。一年减少NOx 排放总量达到1000多吨,不仅满足了国家新的排放标准,又产生了很好的社会效益,为其他水泥企业指明了联合脱硝的方向。
1.工艺设计
(1)空气分级
按4000t/d烧成系统热平衡计算,三次风管(按内径2.5m计算)风速为23.5m/s,分解炉内风速5.75m/s,如三次风管锥体进入气体过剩空气系数按0.8计算,分级燃烧风管直径可选择1.8m,这时分级燃烧风管风速为17m/s,脱氮风管进口需设置在分解炉37.8m平台上部2.6m位置,进入即可。
(2)SNCR
SNCR烟气脱硝系统工艺系统包括还原剂存储系统、循环模块、稀释计量模块、分配模块、喷射系统、控制系统、电气系统等组成。
本项目的还原剂采用氨水(10~20%),氨水采用罐车厂区内输送到储罐。储罐设有液位、温度、压力等显示和信号检测仪表,用于判定和系统报警。储罐采用一用一备设置方式;储罐出口通过软连接连接到高倍流量循环(HFD)模块,该模块内设置的离心泵(一用一备)为脱硝系统还原剂提供输送动力,该模块内设置电动开关阀和温度、压力、流量检测仪表,实现自动控制和检测;经HFD模块加压后的还原剂进入稀释计量模块,根据工艺需要进行稀释,并通过计量仪表完成还原剂用量的计量,该模块内配置稀释水泵和流量调节阀门。经过计量和稀释的还原剂被管道输送到分配模块,经过分配模块将还原剂分配到每只喷枪。压缩空气通过主管气源连接到压缩空气储罐,经分配模块调压后通过盘管向每只喷枪供应压缩空气。以上主要控制可通过中控控制界面控制实现。
2.运行效果及成本分析
在本项目中,设计了两套方案:方案一,空气分级和SNCR全开,使空气分级的效率调整到最高,并控制总的脱硝效率(60%)的状态下,在稳定运行48小时后,记录氨水(20%)单位时间内的消耗量;方案二,关闭空气分级调风阀,只运行SNCR,在达到同样脱硝效率的状态下,在稳定运行48小时后,记录氨水(20%)单位时间内的消耗量。
结论
通过对目前适用于水泥窑上的各种降低NOx技术的描述和对比,选择了一种适用于水泥窑的组合脱硝工艺,并以一个具体水泥窑项目进行设计,对运行效果及成本进行分析,得出空气分级+SNCR这种联合脱硝的工艺是今后水泥脱硝的主流。
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