水泥窑炉烟气SNCR脱硝工艺参数的优化研究

作者: 公司简介  发布:2020-01-14

  伊犁青松南岗建材有限责任公司的伊犁水泥厂拥有一条2500t/d熟料生产线,主要设备为4m×60m回转窑,带单系列五级低压损旋风预热器和HFC分解炉组成,分解炉直径为6000mm,生产线带有低温余热发电系统,装机容量为6MW。其预分解炉C1筒出口烟气量最大2.6×105Nm3/h,温度在350~400℃,烟气中NOx浓度为800mg/Nm3左右。为满足窑炉烟气NOx的达标排放,公司于2013年投资建成SNCR系统,系统采用浓度25%的氨水作为还原剂。其工艺流程为氨水储罐中浓度25%的氨水经水稀释混合、计量后,由喷枪高压喷入分解炉,其中的NH3与烟气中的NOx发生还原反应生成N2和H2O排放。脱硝系统主要设备按模块化进行设计,主要包括氨水卸载模块、氨水储罐模块、氨水输送模块、软水储罐模块、软水输送模块、PLC集中控制模块、压缩空气分配模块、氨喷射模块、氨逃逸检测模块等。但在运行初期由于实际经验和管理方面的原因,导致设备运行不稳定,奥德赛导航模块出现NOx排放浓度和氨水消耗量超标等问题。

  公司在对设备进行进一步检修和优化的基础上,也组织技术力量对SNCR系统的运行参数做进一步的优化,分析各因素对脱硝率的影响,使SNCR系统能够安全、稳定、经济地运行。奥德赛导航模块

  优化试验主要在现有的建成设备上进行,主要考察氨氮摩尔比、氨水浓度、喷氨高度、喷氨角度、喷氨压力等因素。NOx浓度采用烟气在线检测仪测定,以烟气中的NOx去除率来表征优化脱硝效果。NOx去除率的计算公式如下:

  在氨水浓度为13.0%,喷射高度为8m,喷射角度为60,喷射压力为0.4MPa,喷射速率为40m/s的条件下,n(NH3):n(NOx)对NOx去除率的影响见图1。

  由图1可见,NOx去除率随氨氮摩尔比即n(NH3):n(NOx)的增加而逐渐提高,这是因为随n(NH3):n(NOx)的增加,将有更多的NH3可以与烟气中的NOx反应,促使更多的NOx转化为N2和H2O。当n(NH3):n(NOx)小于1.4时,NOx去除率提高的速度较快;当n(NH3):n(NOx)等于1.4时,NOx去除率达到90%以上。继续增加n(NH3):n(NOx)至大于1.4时,NOx去除率增加缓慢,这是因为此时烟气中大部分NOx已被还原,再增加NH3的量,对去除率影响不大。故综合考虑成本因素与去除率的平衡,n(NH3):n(NOx)为1.2左右比较合适。

  在n(NH3):n(NOx)为1.2,喷射高度为8m,喷射角度为60,喷射压力为0.4MPa,喷射速率为40m/s的条件下,稀释后氨水质量百分比浓度对NOx去除率的影响见图2。

  由图2可见,NOx去除率随氨水浓度的降低而提高。其原因为在保持n(NH3):n(NOx)一定时,氨水浓度越低,则喷入的氨水体积越大,同时需要的雾化空气量也越多,使氨水与烟气有更加充分地接触,提高了二者混合的均匀度,使得NH3与NOx的反应更加充分,提高了NOx去除率。但NH3与NOx的反应对温度较敏感,同时原料的分解也需要较高的温度,氨水浓度越小,则喷入预分解炉的水分越多,这会降低预分解炉内的温度。故在保证NOx去除率达到80%的基础上,选择氨水的浓度在13%~14%较为合适。

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