脫硝系統(tǒng)減排改造對NOx排放的影響

武銳

摘?要：目的：為減少NOx排放、降低氨水消耗、降低能耗。方法：把C4下料管分一部分料到分解爐錐部，同時，分解爐煤管也下移到相應(yīng)位置。結(jié)果：通過脫硝減排系統(tǒng)改造，大幅降低氨水消耗、減少NOx排放。

關(guān)鍵詞：脫硝減排系統(tǒng)?NOx排放?氨水消耗

前言

隨著國家對環(huán)境問題越來越重視，對企業(yè)大氣排放的要求也日益嚴(yán)格，監(jiān)管力度也越來越大，特別是身處京、津、冀地區(qū)的水泥企業(yè)，環(huán)保部門對NOx的排放要求遠遠低于國家標(biāo)準(zhǔn)。我公司身處河北保定，也采用當(dāng)前水泥企業(yè)普遍使用的SNCR技術(shù)（選擇性非催化還原技術(shù)）進行脫硝。根據(jù)前幾年的運行情況來看，氨水消耗量基本在0.8～1m3/h，噸熟料氨水成為1.9元/噸，并且熱耗增加、有氨逃逸風(fēng)險、增加企業(yè)成本等不利影響。為此，公司三月份利用停窯檢修期間對原有脫硝系統(tǒng)進行了脫硝減排系統(tǒng)改造。

一、改造項目原理簡介

1、脫硝減排系統(tǒng)改造技術(shù)是把C4下料管分一部分料到分解爐錐部，同時，分解爐煤管也下移到相應(yīng)位置。這樣在分解爐錐體部分建立還原區(qū)，窯尾燃煤通過4根貧氧旋流燃燒器四角噴煤方式噴入還原區(qū)。利用原C4下料分料管把C4熱生料分到還原區(qū)貧氧燃燒器上面與煤燃燒混合，熱生料中的氧化鈣、三氧化二鐵、氧化鎂等堿性金屬氧化物對NOx還原反應(yīng)具有催化作用使反應(yīng)向正方向發(fā)展并快速進行，同時熱生料調(diào)節(jié)還原區(qū)溫度適合還原NOx條件，以防止分解爐椎體結(jié)皮現(xiàn)象。

2、該技術(shù)改造系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)

1）建立貧氧還原區(qū)，使窯內(nèi)產(chǎn)生的熱力型NOx得到有效還原，抵制燃料型NOx的生成，節(jié)約氨水用量。

2）貧氧燃燒器噴入方式為四角切圓，充分延長還原時間。

3）延長C4下來的熱生料在爐內(nèi)停留時間，并且使熱生料和煤粉在氣流內(nèi)旋轉(zhuǎn)上升遇見三次風(fēng)燃燒前得到充分預(yù)熱，起到節(jié)約燃料的作用。

二、改造內(nèi)容

1、將原有燃燒器拆除，在分解爐椎體部位新加四根貧氧燃燒器（緊靠分解爐下縮口膨脹節(jié)）;

2、將原先的C4入分解爐下料管分為兩股（分料比例40%喂入三次風(fēng)進分解爐入口上部，另60%加入分解爐錐部），在錐體部位增加喂料點，距離分解爐椎體的四根燃燒器距離約500mm;

3、將入分解爐三次風(fēng)管向上800 mm移動，進風(fēng)方向由水平進風(fēng)改為斜向上進風(fēng)（底部用澆注料處理成斜坡向上方向，高度從1.8米減少1米）;

三、改造效果

1、節(jié)約氨水用量和費用情況對比

為了客觀科學(xué)地進行比較，現(xiàn)將使用的25%濃度氨水使用量折算為17%的氨水量，這樣上年氨水單耗為[（4815.22噸×25%）∕17%]∕1579588噸=4.5kg氨水∕噸熟料。由此可以看出，在氨水濃度一樣而NOx排放降低情況下，每噸熟料可節(jié)省氨水（4.5-1.24）∕4.5=72%。由上表可見改造后4-8月份數(shù)據(jù)與上年全年數(shù)據(jù)相比，在氨水濃度降低而NOx排放標(biāo)準(zhǔn)提高（排放值由200 mg/Nm?降低至170 mg/Nm?）情況下，氨水消耗量降低了72%，每噸熟料氨水消耗量節(jié)約了4.5-1.24=3.26kg，單位成本降低了1.9-0.61=1.29元∕噸熟料。本次技改共投入資金196萬元，技改后與上年比較，每噸熟料可節(jié)約氨水成本1.29元，以年產(chǎn)170萬噸熟料計算，一年可節(jié)約資金1.29×170=219.3萬元，一年即可收回全部投資。

2、節(jié)約燃料

由于該工程采用了分級燃燒技術(shù)，在大幅度降低氨水使用量，從而減少部分熱耗的同時，也相應(yīng)延長了從C4喂入分解爐錐部的熱生料在爐內(nèi)停留時間，使熱生料和煤粉在旋轉(zhuǎn)氣流內(nèi)上升到遇見三次風(fēng)燃燒前得到充分預(yù)熱，也可起到節(jié)約燃料的作用。

四、改造項目技術(shù)亮點分析

這次脫硝減排系統(tǒng)改造項目，之所以其脫硝效果良好，不同于其它公司類似的對分解爐風(fēng)、煤、料位置改動，創(chuàng)建還原區(qū)域外的共性特點外，該項目還有其自身特點，使得脫硝效果明顯，具體如下：

1、所有煤粉全部喂入分解爐椎體部位，增加了在NOx還原區(qū)域還原劑的量，對提高脫硝效果有促進作用。因還原劑量的增加，所以窯尾O2含量波動時，脫硝效果變化不大;所有煤粉全部喂入椎體部位生成大量的碳氫化合物、CO，提高了該處的風(fēng)速，避免了物料短路，這兩點綜合使得窯中控操作基本未受到改造項目的影響。

2、在椎體部位喂入約60%的生料，且撒料箱距離燃燒器距離較近，可及時吸收煤粉產(chǎn)生的熱量，結(jié)皮情況并不嚴(yán)重。

五、遇到過的問題

公司的危廢項目也已投入運行，由于所處理危廢品種多、成分繁雜、喂入量也不太穩(wěn)定，剛技改完，由于風(fēng)、料、煤等各種參數(shù)沒有匹配得當(dāng)，導(dǎo)致分解爐煤粉燃燒不充分，使得投產(chǎn)之初窯尾廢氣排放偶有瞬間、短暫性、無規(guī)律NOx排放超標(biāo)現(xiàn)象，經(jīng)過一段時間的摸索和操作上的優(yōu)化，這種NOx排放超標(biāo)現(xiàn)象已經(jīng)得到解決。

結(jié)論

綜上所述，通過技改后對近五個月時間的連續(xù)運行情況與上一年的整體情況進行對比，脫硝減排系統(tǒng)改造取得明顯成效，不僅降低了氨水消耗，降低生產(chǎn)成本，而且明顯減少NOx廢氣排放，對水泥生產(chǎn)行業(yè)的低排放標(biāo)準(zhǔn)有重要實踐意義。