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行業(yè)新聞

耐火材料隧道窯煙氣脫硝超低排放改造案例分析

日期:2020-02-24 信息來源:本站

摘要: 以遼寧海城某耐火材料生產(chǎn)企業(yè)隧道窯煙氣脫硝超低排放改造項(xiàng)目為例,介紹了一種變溫?zé)崃炕厥帐綗煔饷撓跫夹g(shù).該技術(shù)利用熱風(fēng)爐加熱爐窯尾部煙氣,將煙氣溫度提升至適合催化劑的反應(yīng)溫度,氮氧化物實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放.脫硝后的凈煙氣利用高效換熱器與隧道窯出口煙氣換熱,有效回收了煙氣中的熱量,提高了脫硝系統(tǒng)進(jìn)口煙氣溫度,從而達(dá)到了降低排煙溫度、節(jié)約脫硝煙氣升溫消耗、實(shí)現(xiàn)污染物減排的目標(biāo).同時兼具良好的環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益.
 
1變溫?zé)崃炕厥帐綗煔饷撓跫夹g(shù)
 
工業(yè)爐窯排煙溫度低,煙氣中的氮氧化物含量高,傳統(tǒng)的脫硝工藝難以找到適合的反應(yīng)溫度窗口。為了實(shí)現(xiàn)最佳的脫硝效果,需要對煙氣進(jìn)行升溫。本技術(shù)采用一種變溫?zé)崃炕厥帐綗煔饷撓豕に嚕c傳統(tǒng)的煙氣脫硝工藝相比較,該技術(shù)是通過熱量補(bǔ)償和尾部煙氣熱量回收兩種途徑,使得自進(jìn)氣管道引入的不同溫度的煙氣溫度提升穩(wěn)定在目標(biāo)催化劑的最佳使用溫度,從而得到高效穩(wěn)定的脫硝效果。變溫?zé)崃炕厥帐綗煔饷撓跫夹g(shù)適用于各種排煙溫度較低的工業(yè)爐窯煙氣脫硝,可以滿足各種排煙溫度。通過溫度補(bǔ)償、熱量回收手段,降低了排煙溫度、回收煙氣中的余熱、減少了煙氣升溫能耗、提高了脫硝效率。
 
2工程概況及改造技術(shù)方案
 
2.1工程概況及項(xiàng)目設(shè)計(jì)條件
 
遼寧海城市某耐火材料公司現(xiàn)有2條100m隧道窯,單條窯排煙溫度200~250E,煙氣量35000m3/h,現(xiàn)出口NOx,排放濃度500mg/m3,SO2排放濃度30mg/m3,粉塵排放濃度10mg/m3。為達(dá)到超低排放要求,擬在隧道窯廠房外增設(shè)1臺煙氣脫硝裝置,采用2條窯共建一套的處理方式,采用變溫?zé)崃炕厥帐綗煔饷撓跫夹g(shù)。
 
2.2脫硝技術(shù)對比
 
海城市菱鎂礦占中國儲量的61.8%,世界儲量的18%,依托豐富的菱鎂礦資源優(yōu)勢,當(dāng)?shù)卮罅Πl(fā)展鎂制品深加工工業(yè),其中鎂砂窯、鎂磚窯是制造優(yōu)質(zhì)耐火材料的重要設(shè)備。以鎂砂窯為例,排放的污染物主要為粉塵、SO2和NOx。其中粉塵的排放濃度200~400mg/m3,多采用多管除塵、布袋除塵工藝。S02排放濃度100~500mg/m3,NOx排放濃度多數(shù)小于150mg/m3,但在后英高純窯氮氧化物排放濃度多數(shù)達(dá)到3223mg/m3。
 
隧道窯是一種連續(xù)性工作爐窯,窯車載著物料沿軌道從窯頭向窯尾運(yùn)行完成物料焙燒過程,分為預(yù)熱帶、燒成帶和冷卻帶三個部分,其中燒成帶燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔鈺械趸锂a(chǎn)生。在2017年前企業(yè)開展脫硫和脫硝治理較少,但隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)格,相關(guān)污染物的治理勢在必行。
 
目前常見的煙氣脫硝工藝主要分為還原法和氧化法。氧化法脫硝使用臭氧、次氯酸鈉、雙氧水作為脫硝劑,運(yùn)行費(fèi)用高,且產(chǎn)生的副產(chǎn)物造成的二次污染難以處理,使用較少。還原法主要為選擇性非催化還原SNCR和選擇性催化還原SCR工藝,SNCR工藝簡單、投資較低但脫硝效率60%左右,超低排放指標(biāo)難以滿足。SCR工藝成熟,效率大于90%,應(yīng)用廣泛,但受催化劑溫度窗的影響,在工業(yè)爐窯上應(yīng)用較少。
 
本次改造主要解決反應(yīng)溫度的問題,通過熱量補(bǔ)償?shù)姆绞剑瑢⑦M(jìn)入脫硝反應(yīng)器的溫度升至280C以上。同時回收尾部煙氣熱量,節(jié)約升溫能耗,實(shí)現(xiàn)高效脫硝。
 
2.3工藝方案介紹
 
隧道窯煙氣脫硝工藝流程見圖1。隧道窯排煙溫度200。C,經(jīng)換熱器換熱升溫至300。C,在混風(fēng)室熱風(fēng)爐燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔馀c換熱后300。C的煙氣混合,煙溫提升到320。C,滿足脫硝反發(fā)生的條件。脫硝后的煙氣溫度因熱損失,溫度降到310。C左右,經(jīng)換熱器降至180。C后排人大氣。整個工藝?yán)脫Q熱升溫,比直接升溫節(jié)約燃料83%。隧道窯煙氣脫硝設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。
 
2.4運(yùn)行效果分析
項(xiàng)目建成后,系統(tǒng)試運(yùn)行時間為2018年11月10~17日,共計(jì)168h。如圖2所示,在試運(yùn)行期間,入口NO,濃度400~450mg/Nm3,出口NO,日平均濃度35~50mg/Nm3,脫硝效率穩(wěn)定,系統(tǒng)運(yùn)行狀況正常,能夠滿足氮氧化物超低排放的標(biāo)準(zhǔn)。
 
 
對系統(tǒng)氮氧化物減排量和燃料耗量進(jìn)行統(tǒng)計(jì),統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖3所示。試運(yùn)行時間為168h,NOx小時平均減排量14.7kg/h,天然氣耗量平均41.75Nm3/h。
 
 
3節(jié)能減排效果
 
3.1節(jié)能效益
 
根據(jù)本項(xiàng)目實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù),采用一種變溫?zé)崃炕厥帐綗煔饷撓豕に嚕糜跓煔馍郎氐奶烊粴夂牧繛?3.8Nm3/h,采用直接升溫法天然氣耗量為262.5Nm3/h。按照當(dāng)?shù)靥烊粴?元/Nm3計(jì)算,系統(tǒng)運(yùn)行30d節(jié)省的天然氣費(fèi)用約為47.2萬元,一個月即可收回高效換熱器的投資。
 
3.2減排效益
 
本項(xiàng)目設(shè)計(jì)煙氣量?0000m3/h,折算標(biāo)準(zhǔn)工況39216Nm3/h,入口NO。濃度500mg/m3,出口NO。濃度<50mg/m3,脫硝效率90%,NO。減排量約為14.7kg/h。該系統(tǒng)回收煙氣余熱,減少了天然氣的耗量,也相應(yīng)地減少了廢氣的排放量。同時采用的SCR脫硝工藝,脫硝產(chǎn)物為氮?dú)夂退瑢Νh(huán)境沒有二次污染,不產(chǎn)生新的固廢和水體污染,工藝簡單、環(huán)境友好,達(dá)到了很好的節(jié)能減排效果。
 
4結(jié)語
 
工程實(shí)踐表明采用一種變溫?zé)崃炕厥帐綗煔饷撓豕に噷λ淼栏G排放的高污染濃度的低溫?zé)煔膺M(jìn)行處理,可以有效的回收排放煙氣的熱量,熱風(fēng)爐升溫20℃,比直接升溫法節(jié)約燃料能耗83%,有效地降低了脫硝的運(yùn)行費(fèi)用。采用SCR工藝,在適宜的溫度窗口和催化劑的作用下,脫硝效率達(dá)到90%,凈化了煙氣、減少NO。的排放,對于緩解企業(yè)壓力、改善空氣質(zhì)量,具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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