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          調試解析SCR煙氣脫硝技術在水泥窯爐的實際應用
          作者:  來源: http://www.jordan8aqua.com/bhhj/n970.html   發布時間:2018-01-21

          跟著GB4915—2013《水泥工業大氣污染物排放規范》的施行,要求現有和新建水泥企業的NOx排放限值由本來的800mg/Nm3(NO2@10%O2,以下同)降到400mg/Nm3(要點區域NOx排放限值為320mg/Nm3),因而需求對現有和新建水泥熟料出產線項目裝備煙氣脫硝設備。就現在來看,絕大多數水泥企業選用的是挑選性非催化復原法(SNCR脫硝技能),SNCR的脫硝功率能到達60%,NOx排放能夠滿意現行的排放規范,但是跟著國內環保局勢的日益嚴峻,對污染物排放的要求越來越嚴格,有必要選用脫硝功率更高的挑選性催化復原法(SCR脫硝技能)。下面就SNCR與SCR脫硝技能作簡略比較,并對SCR脫硝技能在富陽南邊水泥有限公司5000t/d水泥出產線中的運用和調試進行介紹,以供參閱。


          1)工藝原理

          SNCR:選用氨水或尿素作為脫硝復原劑,將稀釋好的氨水(一般質量濃度20%)或運用尿素經溶解稀釋后配成尿素溶液(一般質量濃度5%~10%),經過霧化噴發體系直接噴入分化爐適宜溫度區域(850~1050℃),復原劑霧化后,其間的氨基成分與煙氣中NOx進行挑選性非催化復原反響,將NOx轉化成無污染的N2和H2O,然后到達下降NOx排放的意圖。

          SCR:SCR脫硝技能是選用氨(NH3)作為復原劑,將原體系煙道適宜區域的煙氣引出至新建反響器,在反響器中設置催化劑,在遠離反響器的上游煙道中設置復原劑噴發體系(噴槍),使氨與煙氣充沛均勻混合后進入反響器,氨在反響器中催化劑的效果下,在有氧氣的條件下挑選性地與煙氣中NOx發作化學反響,生成N2和H2O。

          2)脫硝功率

          SNCR:因為SNCR脫硝需求滿意反響溫度的要求,溫度太高或太低都會影響氨和NOx的反響,對噴氨操控的要求很高,脫硝功率一般為30%~60%。

          SCR:脫硝功率一般可到達90%以上。

          3)出資與運轉本錢

          因為SNCR脫硝技能是運用原有設備(如分化爐)作為反響器,而SCR脫硝技能需求新建反響器,將原煙氣引進反響器,脫硝后再送回原煙道,一起在煙道中新增反響器會導致體系壓力丟失增大,這就需求對原有風機體系等進行改造。此外,SCR脫硝技能需求用催化劑,體系較SNCR復雜,檢修和維護也比較費事。因而在出資和運轉本錢方面SCR都比SNCR要高許多。

          4)二次污染

          SNCR與SCR脫硝的終究產品為氮氣和水,但是因為工況、操作等原因會導致在脫硝后的煙氣中含有一部分NH3,會對大氣形成二次污染。實踐證明SCR較SNCR對環境形成的二次污染要小。

          2工藝計劃

          該工程SCR工藝計劃選用的是中溫中塵脫硝安置計劃。計劃流程圖見圖1。

          該計劃選用的是蜂窩式中溫催化劑,在窯尾余熱發電鍋爐出口至窯尾高溫風機進口前的煙道上取溫度在220℃左右的煙氣,煙氣量約28715Nm3/h,在取風管道上設置高溫電動通風蝶閥(4a-1)操控風量,在SCR反響器后設置高溫風機(4i)取風,在SCR反響器前加旋風除塵器(4b),去除煙氣中的大顆粒粉塵,經過處理后的煙氣回余熱發電鍋爐出口至窯尾高溫風機之間的煙道上。在旋風除塵器前和C1~C2筒之間下料管道上別離設置復原劑噴發體系(噴槍),復原劑選用20%~25%氨水溶液(質量分數),在SCR反響器前設置CEMS監測外表,經過檢測得到進入SCR反響器前的NOx濃度、含氧量以及相應的煙氣流量。在SCR反響器出口也設置CEMS監測外表,經過檢測得到出SCR反響器后的NOx濃度、含氧量以及氨的逃逸量。一起在SCR反響器進出口以及每層催化劑都設置壓力和溫度監測外表。



          一起,因為水泥窯的粉塵與電廠的酸性粉塵不同,其性質為堿性,黏性較大,運用傳統的聲波吹氣器很難將灰吹掃干凈,因而裝備了壓縮空氣吹灰器進行吹灰。運用空壓機和儲氣罐供給壓縮空氣,一起運用管道加熱器將壓縮空氣加熱至150℃左右,減少其對煙氣溫度的影響。

          3操控計劃及要求

          1)SCR反響器體系

          首要承認氨水供給體系、氨水分配及噴發體系準備就緒,用于噴槍的壓縮空氣壓力滿意條件后,翻開電動蝶閥(4a-1)、(4a-2),再翻開高溫風機(4i),待SCR反響器溫度升高至安穩后,調查SCR進出口溫度,要求溫度在催化劑運轉的適宜規模(200~280℃)內,且記載下SCR反響器進出口壓力差,然后翻開氨水運送泵,開端供給氨水至氨水分配及噴發體系,操控出口NOx濃度≤100mg/Nm3,氨逃逸濃度≤2.5mg/Nm3,相應調整氨水運送泵頻率和回水量,直至到達操控的NOx濃度以下。

          因為催化劑的運轉有一個最佳溫度規模,當運轉溫度高于催化劑的最高溫度限值時,陶瓷原料的蜂窩式催化劑將發作燒結和脆裂;當運轉溫度低于催化劑的最低溫度限值時,簡單生成硫酸氫銨附著在催化劑外表阻塞催化劑孔,導致催化劑活性下降,影響脫硝功率。本計劃選用中溫催化劑,其適用溫度規模為200~280℃,運轉溫度低于200℃或高于280℃時,此刻應中止向煙氣中噴入氨,封閉氨水運送泵和高溫風機(4i)及進口處煙道上的電動蝶閥(4a-1)、(4a-2),停運SCR脫硝設備。

          一起調查進出口壓力和每層催化劑的壓力。壓差的改變是判別催化劑是否積灰的重要參數,它決議了是否需求運用吹灰體系。反響器進出口的壓力傳感器首要用于丈量催化劑進出口壓降,該壓降不超越新裝催化劑規劃值的120%。本中溫中塵計劃SCR脫硝設備中溫催化劑壓降規劃值為每層127.5Pa,4層510Pa,則當壓降超越612Pa時,體系將發出差壓高位報警信號。該報警設定值按安裝4層催化劑設定,當體系發出差壓高位報警信號后應立即投入運用吹灰體系。

          2)吹灰體系

          吹灰體系設置一臺空壓機,額外排氣量1.1m3/min,額外功率7.5kW,電壓380V,頻率50Hz。運轉過程中間歇供給壓縮空氣,每隔5min發動一次,每次發動1min充溢后方儲氣罐。儲氣罐和空壓機之后設置空氣加熱器,加熱器一直處于敞開狀況,能夠使經過加熱器的壓縮空氣加熱至150℃。

          每層吹灰體系設置一個電磁閥組,共4個電磁閥,每隔5min敞開一層電磁閥,4層電磁閥輪番敞開,每小時每個電磁閥敞開3次,每次敞開20s。當SCR脫硝設備停運后,吹灰體系也相應停運。

          4操控體系

          SCR脫硝體系選用PLC操控,本脫硝體系設一套PLC及上位機操控體系。操控體系能夠完結整個脫硝設備內一切的丈量、監督、操作、自動操控、報警及維護和連鎖、記載等功能。依據SCR反響器進口和出口的NOx濃度及脫硝功率等要求,完成對氨水供給和SCR運轉的操控,并對要害參數進行監測。

          1)體系裝備

          因為本項意圖操控點數較少,SCR脫硝體系選用西門子S7-200系列PLC對體系中的泵、閥門等進行操控。操控體系的詳細裝備見表1。



          2)軟件編程及組態

          PLC所運用的編程軟件是STEP7MicroWINV4.0SP9,首要經過梯形圖和功能塊言語,依據氨水運送、SCR反響器、吹灰體系等各個體系的工藝操控計劃和要求進行編程,完成一切設備的次序操控、模擬量參數的檢測等等(程序部分省略)。

          脫硝體系的上位監控軟件運用的是西門子的WinCC軟件,運用WinCC自帶的圖形文件庫或自己增加的圖形文件組態工藝流程畫面,在WinCC各控件特點中連接對應的變量,如氨水運送泵設備,在其特點中別離連接泵的備妥、運轉、毛病變量,完成泵在不同狀況下的不同色彩指示,一起在動作特點中運用C言語修改腳本程序,在點擊泵設備時,彈出操控對話框對泵進行啟停操作。關于前史趨勢的規劃,能夠運用WinCC的數據歸檔功能將脫硝中重要的出產參數進行歸檔,數據歸檔存儲時間為一年,然后運用自帶的趨勢窗口控件調用歸檔數據,這樣在趨勢窗口中就能夠依據需求恣意挑選檢查指定參數的前史改變曲線。另外為了確保脫硝體系正常、接連、安穩的運轉,比如氨水儲罐的液位、噴槍霧化用壓縮空氣壓力、SCR反響器出進口的溫度和壓力、每層催化劑的壓力、反響器出進口CEMS數據等信號依據工藝過程或操控要求均設置報警值,當超出設定值時,相應的數據在畫面中會呈現變色或閃耀,提示操作員對報警狀況及時處理。圖2為監控畫面的一部分。



          5調試運轉數據

          在脫硝熱態調試期間,水泥窯爐負荷安穩,均勻熟料產值5034t/d,分化爐出口的煙氣溫度為880~920℃,脫硝前窯尾煙囪出口煙氣中NOx濃度為760~820mg/Nm3,投入脫硝體系后,窯尾煙囪出口的NOx均勻濃度為97mg/Nm3,窯尾煙囪出口的氨逃逸均勻濃度為1.83mg/Nm3,且各項數據都比較安穩。

          在運轉本錢方面,SCR與SNCR脫硝技能比較,在復原劑耗費費用、水泵電耗、燃料額外耗費、勞動力本錢和脫硝體系的日常維護費用等方面,兩者耗費相同,而SCR法脫硝增加了催化劑替換維護費用,吹灰體系、加熱器的電耗和吹灰壓縮空氣耗費。在實踐運轉中,SCR體系的運轉本錢首要為3個部分:復原劑的耗費本錢、耗電量的本錢和替換催化劑的本錢。在調試期間,氨水耗費量均勻值為0.28m3/h,體系新增電耗約140kW。SCR反響器安置了4層可用的催化劑層,選用的是16孔蜂窩式催化劑,數量約10.2m3,催化劑一般每次替換一層,詳細替換和維護周期需求依據后期詳細的運用狀況斷定。經過對調試期間的數據進行測算,SCR脫硝體系的運轉本錢約為3.23元/t熟料。

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