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水泥窑烟气脱硝技术现状分析

2020-03-13    来源:水泥窑烟气脱硝    作者:仁德科技  阅读:次  

     在水泥窑脱硝还原方式中,具备选择性特征的催化还原方式也可以称之为SCR。近些年以来,很多企业正在尝试运用脱硝法来实现上述的整个脱硝过程,运用SCR方式具备突显的技术优势。具体来讲,SCR设有如下的反应流程:首先应当将反应器接入预热器的管道出口位置上,确保能够控制于300℃以内的烟气温度。在这之后,再去将适量的还原剂加入管道与反应器的特定部位。受到催化剂给其带来的影响,氮氧化物将会迅速实现其自身的还原,从而迅速转变成纯水与氮气。因此相比而言,SCR方式整体上可达85%或者更高比例的减排效果,针对大型化的水泥窑也同样能够进行适用,因此其具备显著的适用性价值。

    脱硝技术是燃烧烟气中去除氮氧化物的过程,防止环境污染的重要性,已作为世界范围的问题而被尖锐地提了出来。世界上比较主流的工艺分为:SCR和SNCR。这两种工艺除了由于SCR使用催化剂导致反应温度比SNCR低外,其他并无太大区别,但如果从建设成本和运行成本两个角度来看,SCR的投入至少是SNCR投入的数倍,甚至10倍不止。

      欧美国家水泥窑炉SCR脱硝的研究工作开展较早。德国Solnhofer水泥厂于2001年建成世界上第一套SCR脱硝装置并投产。该厂SCR系统布置在预热器后,反应烟气温度为320℃~340℃,氨逃逸量<1mg/m3(标),脱硝效率>80%,稳定运行时间达40 000h,超过预期使用寿命2年。瑞士ELEX公司2004年至2018年间,在欧美地区共建成8套水泥SCR脱硝装置,其中7套采用高尘布置,SCR系统布置在预热器C1 出口;1套采用中尘布置,SCR系统布置在电除尘器烟气出口后。8套SCR脱硝装置运行情况见表1。

 由表1可明显看出,高尘布置占有率为87.5%,所有装置实际运行脱硝效率均>71.4%,其中德国Mergelstetten 水泥厂SCR 装置初始脱硝效率高达92%,氨逃逸量<5mg/m3(标)。


   目前,国内水泥工业SCR反应器的布置主要有4种方式,分别是高温高尘布置、高温中尘布置、中温中尘布置、低温低尘布置。四种工艺布置形式如图3所示。

  水泥窑脱硝


  高温高尘布置应用最广,江苏中建材研究院设计的工艺通常将SCR 反应器布置在预热器C1 出口,出口烟气温度约为300℃~350℃,经过沉降室预除尘后进行脱硝反应,脱硝后净气温度约为250℃,由外引风机引出至SP余热锅炉进行余热发电。这个温度区段的催化剂研制最为成熟,有利于还原反应的进行,但存在烟气含尘量大对催化剂造成磨损与阻塞等缺点。


高温中尘布置是在高温高尘的基础上,烟气经过预除尘再通过电除尘器后进行脱硝反应。此种方式虽可有效改善尘粒对催化剂的磨损,但面临设计要求高、水泥厂空间受限等问题。

  合肥水泥研究设计院有限公司采用SCR反应器中温中尘布置,在窑尾余热发电锅炉去高温风机出口处取200℃左右的烟气,经旋风收尘装置后进行脱硝反应,收尘装置如图3蓝色框图所示。此种方式虽降低了建设成本,但仍无法完全避免烟尘造成催化剂的物理损伤。


水泥工业现有的低温低尘布置通常将SCR反应器置于袋式除尘装置后,袋除尘器出口烟气温度<150℃,而钒钛基催化剂适用温度>150℃,烟气进入脱硝装置前需要将烟气再加热,增加了能耗与设备投资。

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