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          水泥企業SNCR脫硝技術的運用及成本分析
          作者:  來源: http://www.jordan8aqua.com/zxgg/n2535.html   發布時間:2020-08-03
          北極星大氣網訊:摘要:氮氧化物是大氣污染的主要因子之一,也是產生PM2.5的誘因之一。NOX主要來源于分解爐內燃料型NOx和回轉窯內NOx。通過研究南京市某水泥企業SNCR工程實際運用情況,了解該企業脫硝效果,同時根據NOx排污費征收政策,分析NOx排放濃度與生產成本的關系,為政府控制水泥企業NOx排放工作提出建議。

          1引言

          氮氧化物(NOx)作為大氣污染物的重要因子之一,不僅是光化學煙霧的重要誘因,也是形成酸雨的主要物質。根據我國2013年至2016年環境統計公報的數據顯示,近年來全國廢氣中氮氧化物排放量約2000萬噸,工業氮氧化物排放量約占排放總量的70%。其中水泥行業氮氧化物排放總量僅次于火電行業位居第二位。水泥行業脫硝治理的好壞決定了氮氧化物排放總量是否能夠得到有效控制。本文通過對南京某水泥企業SNCR脫硝技術實際運用的分析,了解企業脫硝工作運行成本,為脫硝工作提出建議。

          2脫硝技術種類

          水泥脫硝技術主要分為兩大類:一是燃燒過程中的脫硝技術;另一個是燃燒后煙氣脫硝技術。燃燒過程中的脫硝技術主要包括低氮燃燒、分級燃燒。燃燒后脫硝技術主要包括選擇性非催化還原技術(SNCR)、選擇性催化還原技術(SCR)。

          2.1分級燃燒技術

          分級燃燒包括空氣分級燃燒和燃料分級燃燒??諝夥旨壢紵侵笇⑷紵枰目諝夥謨纱嗡腿?,第一次通人空氣使得燃料在缺氧的情況下燃燒,第二次送人的空氣使得燃料在空氣過剩區域燃盡??諝夥旨壢紵^程需要注意的是燃燒器的爐膛內氧含量不能過低,氧含量低于3%時會造成CO和飛灰的急劇增加。燃料分級燃燒是指將燃料煤分成兩部分送入燃燒器經過三段燃燒區發生反應。根據胡芝娟的研究。發現將燃料在分解爐不同部位送入以及三次風、生料多點多層的送人使得脫硝效率得到更好的提高。

          2.2選擇性非催化還原技術(SNCR)

          選擇性非催化還原技術(SNCR)是指在不需要催化劑的情況下,向分解爐內噴入還原劑,使得爐內NO還原成N的技術。經調查,我國在燃燒后煙氣脫硝技術中均使用的SNCR,還原劑為尿素或氨水,其中大部分使用氨水。其主要的反應公式為:

          4NH3+4NO+02N2+6H2O(1)

          2NH3+NO+NO2N2+3H2O(2)

          4NH3+6NO--~5N2+6H20(3)

          8NH3+6NO2_7N2+12H20(4)

          當溫度到達1200℃以上時,NH。的催化作用減弱,此時NH,會被氧化生成NO,其反應公式為:

          4NH3+502—4NO+6H20(5)

          研究表明,SNCR技術的脫硝效率跟分解爐爐型、分解爐溫度、氧含量、NH/NO(即NSR)摩爾比、噴射方式等有關。

          2.3選擇性催化還原技術(SCR)

          選擇性催化還原技術(SCR)國內尚未有水泥廠使用,歐洲已有企業使用該項技術。其原理是將水泥窯爐煙氣在一定溫度下加入還原劑,通過催化劑催化反應,進一步降低NOx濃度。SCR技術的理論脫硝效率可達到80%,使用的還原劑主要有氨水、尿素。

          3某水泥企業SNCR技術運用

          分解爐內煤粉處于低氧環境無焰燃燒,同時還伴隨著生料的分解過程。爐內溫度在850℃至950℃之間,在此燃燒氛圍下NO的產生主要為燃料型NOx,占80%以上,其中反應包括揮發分中的N氧化成NO和煤焦中的N氧化成NOx。該水泥企業生產線脫硝工程于2013年12月底改造完成,采用的是SNCR脫硝技術,在分解爐中設置噴槍,將氨水噴人爐內降低NOx的生成。

          3.1煤粉和生料的分析

          通過表1~3對煤粉工業分析,發現其使用的是煙煤,揮發分含量較高。查閱該企業生產記錄,在連續三天正常生產情況下,煤粉使用量在30t/h左右,其中分解爐中用煤量占總用煤量65%以上。由于回轉窯溫度高達1800℃左右,基本無燃料型NOx生成。而燃料型NOx是水泥熟料生產過程中NOx排放的主要來源。因此,分解爐內燃料型NOx是NOx排放的主要來源。

          3.2不同溫度對NO生成的影響

          分解爐中溫度一般低于1000℃,在850℃至950℃之間。本實驗研究基于模擬分解爐中懸浮與噴騰狀態實驗架臺搭建,選取該水泥企業生產過程中煤粉作為原料,在高濃度CO:氛圍下,三種不同溫度對NO生成的影響。具體實驗條件如下:(1)CO2體積分數為20%,流量為0.025L/s;(2)O:體積分數為10%,流量為0.025L/s;(3)N體積分數為7O%,流量0.175L/S;(4)煤粉為所研究水泥企業煙煤。溫度是影響NO生成的一個重要因素。圖1是該水泥企業煙煤在其他條件恒定,不同溫度情況下NO析出特性曲線。通過該圖可以看出,隨著溫度的升高,NO的排放量逐漸增大。隨著溫度的升高,煤粉中揮發分析出,揮發分中的N在燃燒過程中氧化成NOx,隨后煤焦開始燃燒,煤焦中的N氧化成NO。NO的生成速率隨著溫度的升高而加快。

          3.3SNCR脫硝技術實際運用

          SNCR系統主要包括卸載模塊、氨水輸送模塊、計量分配模塊、噴射模塊和PLC控制系統等部分組成。該水泥企業生產過程中使用的氨水全部外購,外購質量濃度為20%。氨水通過槽罐車經卸載模塊進入氨水儲存罐,氨水輸送模塊將氨水輸送到計量分配模塊,氨水經計量后進人噴射模塊,噴人在分解爐內。整個系統運行通過PLC控制系統控制。

          通過南京市污染源自動監控系統發現(圖2、3),2015年9月和2016年4月該水泥企業窯尾廢氣日均NOx濃度在4OOmg/m以下。經過SNCR脫硝工程改造后,能滿足《水泥工業大氣污染物排放標準》的要求。

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