高溫LP收塵與SNCR脫硝組合應(yīng)用的研究

吳振山，詹俊東，方 鵬，汪家勤

（合肥豐德科技股份有限公司，安徽合肥 230051）

高溫LP收塵與SNCR脫硝組合應(yīng)用的研究

吳振山，詹俊東，方 鵬，汪家勤

（合肥豐德科技股份有限公司，安徽合肥 230051）

為驗證高溫陶瓷收塵裝備性能以及提高窯尾分解爐SNCR脫硝性能，課題組對裝在窯頭篦冷機出口的高溫收塵裝備進(jìn)行研究，在400－500℃下進(jìn)行測試，實現(xiàn)煙氣中粉塵近零排放。通過對窯尾分解爐SNCR脫硝系統(tǒng)的改造以實施，使氨逃逸率降低六成、煤耗增加量減少三成。

陶瓷收塵；SNCR；高溫除塵；脫硝改造；氨逃逸

0 引 言

2 500 t／d窯爐生產(chǎn)線主要污染物集中在窯頭尾氣中的粉塵，窯尾尾氣中的粉塵、二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOx）。窯頭尾氣出篦冷機溫度達(dá)400－500℃，經(jīng)調(diào)溫后進(jìn)入布袋除塵設(shè)備，因溫度波動較大，常出現(xiàn)燒袋、粉塵不穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放事故；窯尾尾氣經(jīng)分解爐、預(yù)熱器、余熱鍋爐、布袋收塵器后排放到大氣，粉塵、SO2達(dá)標(biāo)，NOx超標(biāo)嚴(yán)重。

針對上述情況，課題組在窯頭新上一套高溫陶瓷收塵工業(yè)試驗裝備（以下簡稱LP收塵器）、在窯尾SNCR脫硝中新增一套還原劑噴射溫度反饋系統(tǒng)及還原劑流量分程控制系統(tǒng)。通過兩年多的觀察研究，取得了一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

1 窯頭高溫LP收塵研究

項目所在地區(qū)共有12條生產(chǎn)線，單線產(chǎn)能從1500 t／d至6000 t／d不等，本LP收塵器安裝在2500 t／d生產(chǎn)線的窯頭篦冷機中部，煙氣溫度400－500℃，水含量≤0.3%wt，粉塵濃度20－40 g／m3，粉塵中位徑6.8μm，其中粒徑2.5μm及以下粉料占22%－25%vt。高溫?zé)煔鈴母G頭篦冷機中部經(jīng)風(fēng)機抽出直接除塵，經(jīng)LP收塵器、高溫風(fēng)機后排入大氣，在回轉(zhuǎn)窯運行期間可以連續(xù)運行。

1.1 系統(tǒng)設(shè)計

1.1.1 結(jié)構(gòu)組件及配置

本LP收塵器采取單元組合式模式，單元處理工況煙氣量10800m3／h。收塵器為箱式結(jié)構(gòu)，單元內(nèi)裝有44根LP管，單元過濾面積44 m2，收塵器采取內(nèi)外保溫設(shè)計，出風(fēng)管外保溫加間歇熱交換技術(shù)，殼體采用耐熱鋼，花板以及其它核心配件采用不銹鋼，LP管與花板的連接采用填料式機械密封。

裝備進(jìn)出口分別設(shè)計溫度探測、壓力采集、流量采集、粉塵濃度采集點各一組，內(nèi)部測溫點3組，壓縮氣體流量、壓力采集點各一組。收塵器清灰方法采用脈沖閥和脈沖控制儀自動清灰，清灰周期72－80 min，清灰控制可以實現(xiàn)定時、定阻等清灰方式；收塵器排灰采用機械輸送，自動排灰。

1.1.2 工作原理

高溫含塵氣體（400－500℃）由風(fēng)管進(jìn)入LP收塵器，在風(fēng)道的導(dǎo)向下，風(fēng)道截面擴(kuò)大風(fēng)速降低，部分粉塵在灰斗壁上沉降，細(xì)微粉塵則隨著氣流飛入LP管室，并均勻地分散到各個LP管表面，粉塵被阻留在LP管外側(cè)，而穿過LP管的凈化氣體經(jīng)過LP管口進(jìn)入到上部凈氣箱體，最后通過出口排風(fēng)機排入大氣。積附在LP管外側(cè)的粉塵，一部分靠自重落入灰斗中，而另一部分繼續(xù)留在LP管外表面，并使得設(shè)備阻力逐漸升高。為保證設(shè)備阻力不超過2500Pa，每隔一定時間或達(dá)到預(yù)定阻力就需要清灰一次，將沉積在LP管外側(cè)的粉塵清除干凈。

1.1.3 收塵器技術(shù)參數(shù)

1.2 調(diào)試及運行情況

自2012年9月至今，實驗組進(jìn)行了為期兩年多的工業(yè)化試驗，試驗分三個階段進(jìn)行。第一個階段為設(shè)備調(diào)試及設(shè)備改造，時間截止點2012年9月10日至2013年3月14日。試驗中，出現(xiàn)了一些問題，如花板變形、LP管與花板結(jié)合處漏灰、LP管不定向斷裂收塵器頂蓋變形漏風(fēng)、保溫脫落、殼體腐蝕等問題。經(jīng)過幾個月的摸索，于2013年3月完成了對設(shè)備的改造，成功解決了上述難題。

第二階段為設(shè)備連續(xù)運行階段，此階段時間點為2013年3月15日至今。裝備2013年3月調(diào)試完畢，經(jīng)過兩年多的運行，基本實現(xiàn)了上述設(shè)計要求，截止發(fā)稿日，共處理400－500℃溫度的含塵氣體5.5×107 m3（標(biāo)），耗電8.1萬kW· H、消耗壓縮空氣7 066 m3（標(biāo)）。其它參數(shù)見表1，圖1。

圖1 LP濾芯情

由圖1可知，運行兩年后，LP管表面已有部分粉塵層，多數(shù)粉料層處于0.05－0.2 mm，局部粉料層達(dá)2－3 mm，粉塵層未剝落的面積約占LP管總面積的25%－35%。

1.3 效益評估

1.3.1 經(jīng)濟(jì)效益分析

試驗項目設(shè)備規(guī)模相對較小，僅以運行電耗、氣耗為例進(jìn)行分析。布袋除塵設(shè)備處理同等品質(zhì)煙氣需耗電12.8萬k W·H，消耗壓縮空氣5939 m3（標(biāo)）。按照電費0.6元／kW·H，壓縮空氣0.12元／m3（標(biāo)）計，處理5.5×107萬m3（標(biāo)）高溫?zé)煔猓捎酶邷豅P收塵比采取布袋收塵節(jié)約2.8萬元的運行費用。

1.3.2 社會效益分析

布袋除塵粉塵平均排放濃度28.3 mg／m3（標(biāo)），高溫LP收塵粉塵平均排放濃度45μg／m3（標(biāo)），處理5.5×107萬m3（標(biāo)）高溫?zé)煔獠捎酶邷豅P收塵比采取布袋收塵粉塵減排2 734 kg。

1.4 小結(jié)

高溫LP收塵裝備運行平穩(wěn)，經(jīng)工業(yè)化驗證除塵性能良好，經(jīng)高溫LP收塵后的煙氣粉塵含量極低，實現(xiàn)了超空氣凈化，這也與其它機構(gòu)檢測結(jié)果相符［1］；在處理一定量特殊煙塵時，高溫LP收塵與傳統(tǒng)布袋收塵相比，具有更好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

2 窯尾SNCR脫硝提質(zhì)研究

2.1 項目介紹

2 500 t／d生產(chǎn)線窯尾原始一氧化氮（NO）含量480－550 mg／m3（標(biāo)）（均值508.25 mg／m3（標(biāo)）），2012年10月新上的一套SNCR脫硝系統(tǒng)，脫硝系統(tǒng)投運后，NO排放濃度基本被控制到300 mg／m3（標(biāo)）以內(nèi)，偶爾會出現(xiàn)氮氧化物濃度不減反增現(xiàn)象以及嚴(yán)重氨逃逸事故。分析其原因在于脫硝系統(tǒng)設(shè)計過于簡化，僅在還原劑總管路上配備一只流量計和調(diào)節(jié)閥，各噴槍無分程控制能力，部分噴槍噴出的還原劑不能被充分氧化；脫硝系統(tǒng)投運時，氮氧化物出現(xiàn)反彈點幾乎與分解爐出現(xiàn)非理想操作溫度時刻相吻合。

高溫LP收塵試驗裝備調(diào)試結(jié)束后，對窯尾SNCR進(jìn)行適當(dāng)提質(zhì)，并為每支配槍配備一套獨立流量手動控制閥、流量現(xiàn)場顯示儀表和以及一套測溫?zé)犭娕迹囟刃盘柗答佒罶NCR控制系統(tǒng)。

2.2 運行效果

項目調(diào)試結(jié)束后，脫硝系統(tǒng)能根據(jù)分解爐溫度場情況自動控制還原劑輸送總管的開與閉，并能根據(jù)各噴槍所在位置手動調(diào)節(jié)各噴槍內(nèi)還原劑流量；常態(tài)下氨逃逸率由18.45×10－6下降到8.57×10－6，綜合氨逃逸量降低58.97%，幾乎杜絕了嚴(yán)重氨逃逸事故的發(fā)生，企業(yè)每月可節(jié)約30－32 t的還原劑采購量，減排4.2 t氨；NO超標(biāo)狀態(tài)下的超標(biāo)倍率略有降低，NO綜合超標(biāo)時間及超標(biāo)次數(shù)顯著增加，提質(zhì)前后事故排放的NO總量基本持平；提質(zhì)后煤耗增加量降低34.4%，有一定的節(jié)能效益。提質(zhì)前后運行情況見表2。

表2 SNCR提質(zhì)前后運行情況匯總表

2.3 小結(jié)

上述對SNCR的提質(zhì)方案有一定的效果，但是未能達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，需進(jìn)行二次提質(zhì)。建議在原噴槍橫斷截面下游再增加2－4套噴槍，同時為每支噴槍配備一套自動流量調(diào)節(jié)裝備。

3 結(jié) 論

工業(yè)化驗證，高溫LP收塵設(shè)備能在400－500℃的溫度下長期高效穩(wěn)定運行，除塵后粉塵近零排放，為日后處理高溫含煙塵提供一種有效的可選方案。

SNCR脫硝噴氨系統(tǒng)根據(jù)噴射點溫度控制還原劑的開與關(guān)，以及采取適當(dāng)?shù)牧髁糠殖炭刂颇苡行Ы档蚐NCR脫硝過程中的氨逃逸，減少系統(tǒng)能耗，如果設(shè)計不太合理也可能加劇其它問題的暴露程度。

［1］東北大學(xué)濾料檢測中心.中環(huán)協(xié)認(rèn)檢（2011）07號.計量認(rèn)證：2012060151K.

High Temperature LP collecting and SNCR denitration composite applications

Wu Zhen-Shan,Zhan Jun-dong,Fang Peng,Wang Jia-qin
（Hefei Feng de Polytron Technologies Inc，Hefei Anhui 230051 China）

In order to verify the performance of high－temperature ceramic dust collection equipment and improve kiln decomposing furnace SNCR denitration performance，the research group for installation in the kiln cooler outlet temperature dust collection equipment research，tested at 400－500℃，to achieve smoke gas dust near－zero emissions.By kiln decomposing furnace SNCR de－NOx systems to implement the transformation，so that ammonia slip rate decreased Liucheng，reduce coal consumption to increase the amount of three percent.

Ceramic collecting；SNCR；high temperature dust；denitrification transformation；ammonia slip

TQ113.29

B

1003-6490（2015）04-0056-03

2015－07－28

吳振山（1985－），男，安徽省太和縣，本科、化學(xué)工程與工藝，研發(fā)部部長，工程師，研究方向：石油化工技術(shù)，化工環(huán)保，節(jié)能減排技術(shù)，郵箱：wuzhenshan＠qq.com。