選擇性非催化還原法煙氣脫硝工業(yè)試驗(yàn)方案研究
水泥工業(yè)是繼電力、機(jī)動車之后的第三大氮氧化物排放源。按照國家“十二五”規(guī)劃要求，我國氮氧化物排放量將在“十二五”時(shí)期下降10%。我國工業(yè)和信息化部于2010年l1月16日發(fā)布第127號公告，其中關(guān)于水泥行業(yè)準(zhǔn)人條件的第五項(xiàng)“環(huán)境保護(hù)”中明確規(guī)定：新建或改擴(kuò)建水泥(熟料)生產(chǎn)線項(xiàng)目須配置NOx去除率不低于60%的煙氣脫硝裝置。在《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》征求意見稿中，將N0x排放標(biāo)準(zhǔn)南現(xiàn)行的800mg/m3降至20mg/m3。因此，水泥工業(yè)脫硝工作形勢非常緊迫。目前水泥行業(yè)對NOx進(jìn)行控制的方法主要是在燃燒過程中采用低N0x燃燒器、在窯尾分解爐和管道中進(jìn)行分級燃燒，燃燒后采用選擇性非催化還原(SNCR)法對煙氣進(jìn)行脫硝。其中，分級燃燒法在水泥行業(yè)已有成熟經(jīng)驗(yàn)，而SNCR法煙氣脫硝工藝的設(shè)計(jì)與應(yīng)用還存在不少問題，因而有必要進(jìn)行工業(yè)性試驗(yàn)，以掌握水泥窯SNCR脫硝技術(shù)及工藝參數(shù)。
本工作以氨水作為還原劑，在日產(chǎn)5kt的新型干法水泥生產(chǎn)線分解爐上進(jìn)行SNCR脫硝工藝的工業(yè)性試驗(yàn)研究，取得了較好的效果。
1、試驗(yàn)部分
1.1SNCR脫硝技術(shù)原理
SNCR脫硝技術(shù)是在無催化劑存在的條件下，在合適溫度區(qū)域加入還原劑，還原劑只與NOx發(fā)生反應(yīng)，將NOx轉(zhuǎn)化成無害的N2和H2O。在水泥窯SNCR脫硝工藝中，液態(tài)氨和氨水均可作為還原劑，本試驗(yàn)以氨水作為還原劑。噴氨后在分解爐內(nèi)可發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)見式(1)～式(4)。
分解爐煙氣中的氮氧化物主要為NO，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為95%，NO2質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅為5%，氧質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于3%。因此在水泥分解爐中主要進(jìn)行反應(yīng)(1)。
1.2水泥窯SNCR脫硝工藝流程
某水泥生產(chǎn)廠現(xiàn)有日產(chǎn)5kt新型干法水泥生產(chǎn)線一條，采用回轉(zhuǎn)窯一分解爐生產(chǎn)工藝。分解爐直徑為7.20m。該水泥窯已成功進(jìn)行了分級燃燒脫硝技術(shù)改造，各負(fù)荷下的NOx排放質(zhì)量濃度低于780mg/m3，煙氣流量為(3.75～4.55)×105m3/h。水泥窯SNCR脫硝工藝流程見圖1。
將氨水通過混合制備系統(tǒng)稀釋成稀氨水，經(jīng)泵及管道輸送至分配調(diào)節(jié)系統(tǒng)，對各支路的氨水流量進(jìn)行分配調(diào)節(jié)后進(jìn)人噴氨系統(tǒng)。噴氨系統(tǒng)負(fù)責(zé)將稀釋完畢的氨水霧化后噴入分解爐，在爐內(nèi)不同高度上設(shè)置若干噴射層，每一噴射層均包括氨水溶液、壓縮空氣兩路管道以及若干支噴槍。噴槍采用雙流體設(shè)計(jì)。分解爐中初始NOx質(zhì)量濃度為721mg/m3。SNCR脫硝系統(tǒng)設(shè)置PLC控制系統(tǒng)及煙氣在線檢測系統(tǒng)，PLC控制系統(tǒng)可根據(jù)煙氣中NOx的監(jiān)測情況自動控制調(diào)節(jié)噴氨系統(tǒng)的噴氨量及壓縮空氣量，使脫硝系統(tǒng)可根據(jù)負(fù)荷變化自動調(diào)節(jié)工藝參數(shù)。
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