SNCR脫硝系統技術改造實踐

張濱，郎濟涵

我公司建設有兩條4 000t/d新型干法水泥熟料生產線，采用了SNCR脫硝系統。該系統于2013年投入使用，投運前生產線氮氧化物排放初始值約800mg/m3，投運后初期排放值可控制到400mg/m3以下，之后又進行了多次改造和優化，氮氧化物濃度最低可穩定控制在130mg/m3左右。但隨著山東省對DB37 2373-2018標準的實施，我公司的脫硝系統控制效果難以滿足新標準中重點控制區氮氧化物濃度排放限值100mg/m3要求。因此，2019年6月，對2號生產線進行了技術改造，將脫硝系統進行了進一步優化，并于11月對1號生產線也進行了改造。

1 改造方案的制定

我公司根據生產線的實際運行情況，經過深入研究探討，制定了加強系統密封堵漏和脫硝技改的兩條改造主線。

加強系統密封堵漏的主要目的是為了進一步降低系統內的氧含量，系統氧含量越低，污染物的折算率就越高。以污染物實測濃度130mg/m3為例，系統中的氧含量若從8%下降到7%，污染物折算濃度則可減少7～8mg/m3。隨著國家排放標準的日益嚴格，加強系統密封堵漏，提高污染物折算濃度就顯得尤為重要。我公司生產線密封點位多、分布廣，除了回轉窯系統的密封外，原料系統、增濕塔、循環風機等點位的密封也十分重要，密封堵漏工作需多部門配合才能完成。

脫硝技改方面，計劃先將原有噴槍更換為加長噴槍，采用“一”字形噴嘴，提高噴槍霧化效果。然后將噴槍安放位置移至C5旋風筒錐部，該部位溫度為850℃～1 100℃，可滿足脫硝反應的溫度要求；另外，該位置至C5上升煙道距離為10m左右，內部煙氣流速在3.5m/s，可推算出反應時間約2.9s，可滿足脫硝反應的時間要求。考慮到氨逃逸問題，計劃在C5旋風筒錐部每列水平均布五桿噴槍，如此可覆蓋內筒面積的90%以上，保持氨氣與煙氣的高接觸率，繼而滿足低氨逃逸的要求。還有，將噴槍至于C5平臺上方，以便于維護。

2 改造過程及運行效果

（1）2019年，公司利用夏季錯峰停產時間，對2號生產線進行了技改，將原有通往三級平臺的氨水管道開口，安裝閥門，敷設管道。為保證氨水壓力，避免了使用90°彎管，減少不必要壓力損耗，噴槍選點避開下料口和觀察孔。管道敷設和噴槍安置工作總用時約4d，生產運行穩定后，停運原噴槍，啟用新噴槍。2019年2號生產線試驗階段NOx排放濃度趨勢見圖1，2019年2號生產線試驗階段氨水用量及NOx排放濃度見表1。

圖1 2019年2號生產線試驗階段NOx排放濃度趨勢

表1 2019年2號生產線試驗階段氨水用量及NOx排放濃度（6月）

技改后系統試運行15d內，在氮氧化物日均排放濃度值波動不大、氨水消耗量有所上升的情況下，氮氧化物排放值基本控制到了100mg/m3以內，但受工況波動影響，偶發性失控依然存在。試運行15d后，將新噴槍切換回原噴槍控制。

（2）根據2號生產線的改造經驗，項目組利用11月重污染天氣停產時間對1號生產線進行了技改，將噴槍位置略微調整，由原先的每列五桿噴槍水平排列，調整為三桿噴槍位置不變，剩余兩桿噴槍每隔一根噴槍，位置上調15～20cm，呈“三低兩高”排列；對壓縮風進行分級控制，改造風路調整風壓。2020年投產后直接啟用，效果遠優于2號生產線。

2019年1號生產線氨水用量及NOx排放濃度見表2，2020年1號生產線氨水用量及NOx排放濃度見表3。

在2號生產線基礎上改造的1號生產線脫硝系統，脫硝效率遠優于2號生產線，氨水用量增加幅度較小。經過比對，我們認為除了氨水噴槍位置變動外，1號生產線風壓穩定，噴槍的霧化效果更好。

表2 2019年1號生產線氨水用量及NOx排放濃度（11月）

表3 2020年1號生產線氨水用量及NOx排放濃度（3月）

圖2 1號生產線排污費用對比

圖3 1號生產線氨水成本對比

圖4 1號線總成本對比

1號生產線排污費用對比見圖2，1號生產線氨水成本對比見圖3，1號生產線總成本對比見圖4。

通過以上對比可以看出，本次技改效果顯著，氨水消耗量基本持平，NOX排放濃度和排放量大幅降低，生產成本降低。僅排污費一項，同比2019年每月可減少6萬元，按照年運行時間200d計算，年可降低成本40萬元以上。良好的技改效果受益于精準脫硝的改造和霧化效果的提高以及采取密封堵漏等措施。

氨逃逸量受氨水濃度、氨水用量、氨水霧化效果、反應溫度等多因素影響，各生產線不盡相同。以我公司本次改造為例，在氨水用量基本不變的情況下，污染物濃度進一步降低，說明脫硝效率得到了提升。我們通過人工監測的方式對比了同一工況下廢氣中的氨含量，氨逃逸量得到明顯降低。

3 結語

通過本次技改對比可知，1號生產線脫硝效果遠優于2號生產線，后期計劃對2號生產線進行進一步的整改優化。本次技改主要成果在于通過投入較小的資金，降低了NOx的排放濃度，滿足了新標準的要求。實踐證明，以上脫硝技改思路完全可行，可為行業內相關改造或技術優化提供經驗。