水泥脱硝的个性化设计与工程实践

脱硝”是近年来环保领域的热点议题。在水泥行业,水泥企业联手环保公司,开始了从源头控制到尾端治理等各种手段进行NOx污染综合治理工作。至今,仅我公司就已建成100多条水泥生产线脱硝改造示范线,水泥窑脱硝技术已从理论探讨走向实际应用。

国内水泥窑脱硝设计需求

由于国内水泥窑的形式、运行情况、地理环境、环保容量等不同,水泥脱硝相关技术的应用需要根据情况实行个性化设计。如一般的空气分级技术的适用、SNCR还原剂的选择、联合技术的使用等。在实际应用上,各种技术联合使用,更是受到制约条件限制。如替代燃料技术(固废处理)+SNCR技术适用于已建立或待建设固废预处理的地区,以废氨水为还原剂的SNCR技术应用需考虑废氨水的品质稳定和供应稳定,并需综合考虑煤耗成本的增加。

工程应用实践

根据项目设计实施经验,水泥窑脱硝应用技术主要可分为低氮燃烧+SNCR联合技术、替代燃料+SNCR技术、一区两线SNCR技术、单、双还原剂SNCR技术等。以下以工程案例说明个性化设计。

1.低氮燃烧+SNCR联合技术

该联合技术的使用,首先需要考虑分解炉的适用性和改造的施工难度。云南曲靖一水泥企业4000t/d生产线根据实际情况采用了空气分级+SNCR联合技术。该项目前期就实施的可行性进行了专家组专题审议,评选技术路径方案,为后期项目设计与实施提供关键依据。

2.替代燃料+SNCR联合技术

固废处理(替代燃料)是 水泥工业的发展方向。根据调研的情况看,国内部分水泥生产线已经着手对城市污泥、固体废弃物等尝试了环保处理。如北京金隅太行前景水泥进行了固废燃料棒分 解炉燃烧改造,北京立马水泥对污泥利用进行了分解炉燃烧改造,上海金山水泥厂对高危固废燃烧进行了改造。固废处理让节能、减排相互依存,在处理固废垃圾, 降低氮氧化物的排放基础上实现经济价值(政府资金、补助)。北京一水泥企业同步实施了替代燃料和SNCR改造工艺。

3.一区两线SNCR技术

当并行的两条生产线同时实施脱硝改造时,两线共用SNCR工艺是较为合理的选择。一区两线工艺可减少改造用占地面积,提高设备利用率,完善系统管理,降低投资成本。

福建一水泥企业2×5000t/d、大连一水泥企业2×4000t/d生产线均采用一区两线SNCR脱硝工艺。该工艺采用一个存储、制备区(还原剂为尿素时),一套输送模块,向两条线供应还原剂,经两线各自的稀释计量模块和分配模块最终喷射入分解炉,完成脱硝任务。系统采用一套电气控制系统,实现两线的协同自动化控制。

4.单/双还原剂SNCR技术

SNCR常用的还原剂为氨水和尿素溶液。在大部分分解炉上,这两种还原剂都能满足脱硝效果要求,当某一种还原剂因供应价格浮动带来的成本增加时,换用另外一种还原剂是降低运行成本的有效措施。因此,在不同还原剂供应地区,需要灵活选用SNCR还原剂的方案。在化工厂分布多的地方,可直接考虑使用氨水单一还原剂工艺,如主要的煤化工地区;在周边缺少化工企业且运输不便的地区,可考虑使用尿素第一还原剂工艺;在一些中间区域,两种还原剂供应难易相当的地区,尽量考虑氨水-尿素双还原剂SNCR工艺。根据工程实施情况,采用单一尿素还原剂方案的案例较少,多数以氨水作为单一或是主要还原剂。

福建另一水泥企业5000t/d生产线采用单一氨水方案。工艺布置上采用双卧式储罐,系统中关键部件均采用一用一备,采用6+4两层喷枪组合,脱硝效果良好。

贵州一水泥企业2500t/d生产线采用单一氨水方案。工艺布置上采用两立式储罐,采用4+2两层喷枪组合。该项目为EPC总包工程,整个工程周期仅为一个月时间。

结语

 

水泥窑NOx减排技术选用能满足现有环保要求,在应用上需要根据情况个性设计,低氮燃烧加SNCR技术的组合在短期内可满足环保要求。水泥生产企业在NOx减排方案的选择上,需综合考虑区域特点、炉型特性和长远环保要求,采用专业的调研检测、个性化方案设计和周全的工程实施,以有利企业发展和满足行业环保要求。但随着时间的推移,环保要求将愈加严格。后期SCR技术、复合脱硝技术必将出现并应用。

来源:中国建材报

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