水泥行業(yè)煙氣氮氧化物(NOx)深度治理 ——SCR寬溫高效催化劑技術(shù)應(yīng)用

孫振動、王群敬、孟杰 (鄭州康寧特環(huán)境工程科技有限公司,鄭州 452370) · 2021-07-20 16:31

【摘要】本文介紹了康寧特環(huán)保專有水泥行業(yè)SCR脫硝技術(shù)-SCR寬溫高效催化技術(shù),簡稱“KGC”技術(shù)。

該技術(shù)路線是康寧特公司經(jīng)過十五年在電力行業(yè)的技術(shù)儲備和項目工程經(jīng)驗積淀并聯(lián)合浙江大學(xué)開發(fā)出的一項科技創(chuàng)新工藝,解決了目前市場上水泥熟料生產(chǎn)線低氮燃燒和SNCR工藝技術(shù)無法實現(xiàn)的氮氧化物超低排放問題。

【關(guān)鍵詞】SCR脫硝、KGC、水泥窯、超低排放

一、前言

1.1.含塵濃度高

早在2000年,歐洲水泥廠安裝的第一套SCR在德國的Solnhofen水泥廠投入使用,至2005年停用。除此以外,歐洲相繼安裝了數(shù)套水泥SCR脫硝系統(tǒng),取得了應(yīng)有的效果。2016年8月,康寧特公司正式開始推廣實施水泥行業(yè)煙氣脫硝技術(shù)(預(yù)除塵+SCR寬溫高效催化技術(shù))。2018年起,各省市相繼出臺水泥窯煙氣氮氧化物超低排放政策,環(huán)保要求進一步收緊,國內(nèi)水泥窯SCR脫硝工程陸續(xù)開始建設(shè)。2018年10月,由康寧特公司推出的首套窯尾煙氣SCR脫硝超低排放改造,在登封市嵩基水泥4500t/d熟料生產(chǎn)線投運。到目前為止,整個脫硝系統(tǒng)運行穩(wěn)定,現(xiàn)已完成實施的項目9條。

2、水泥窯SCR寬溫高效催化技術(shù)系統(tǒng)組成

SCR寬溫高效催化技術(shù)采用高塵布置方式,整個工藝流程大致為:將預(yù)熱器C1出口煙氣引至SCR反應(yīng)器,煙氣中的NOx在催化劑的作用下與噴入系統(tǒng)的氨水發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成氮氣和水,脫硝后的煙氣送回余熱鍋爐進口煙道。整個系統(tǒng)主要包括:氨水輸送系統(tǒng)、噴射系統(tǒng)、SCR反應(yīng)器系統(tǒng)、聲波吹灰系統(tǒng)、耙式吹灰系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、煙道系統(tǒng)等。

圖1 SCR脫硝工藝流程

3、水泥窯SCR寬溫高效催化技術(shù)優(yōu)勢

3.1、先進的催化劑工藝

康寧特公司針對水泥窯煙氣特性,通過優(yōu)化催化劑工藝設(shè)計、結(jié)構(gòu)布置,最終研發(fā)出水泥窯專用寬溫高效催化劑,具備更高的整體活性、抗磨損能力、抗重金屬中毒能力等,能適應(yīng)200℃~450℃的工況條件,在無預(yù)除塵裝置下不堵塞,并長期穩(wěn)定運行。

圖2 水泥行業(yè)專用催化劑結(jié)構(gòu)

3.2、合理的吹灰系統(tǒng)

目前,常用吹灰系統(tǒng)為聲波+耙式吹灰器的組合方式。但是,同樣的組合吹灰系統(tǒng)在不同的SCR脫硝系統(tǒng)中效果相差很大??祵幪毓舅薪ǖ乃兴喔GSCR系統(tǒng)中,基本上沒有出現(xiàn)過催化劑堵塞的情況,每層催化劑阻力均小于100Pa,這主要得益于康寧特公司自主設(shè)計的吹灰系統(tǒng)。

耙式吹灰器的關(guān)鍵技術(shù)在于耙管的布置,包括噴嘴數(shù)量、噴嘴直徑、噴嘴間距以及耙管到催化劑表面的距離等??祵幪毓就ㄟ^廠區(qū)自有實驗平臺,對上述數(shù)據(jù)反復(fù)調(diào)整,確定最佳布置方案。并針對每個實際項目進行調(diào)整,做到一窯一策。

常規(guī)的聲波吹灰器聲波頻率為75-100HZ,該頻率下聲波吹灰器覆蓋面積廣,傳播距離遠,但直接用在水泥窯SCR脫硝系統(tǒng)中效果并不理想,主要是因為水泥窯煙氣粉塵粘性大,附著力強。康寧特公司通過與各聲波吹灰器廠家技術(shù)交流,并結(jié)合項目實踐經(jīng)驗,最終確定采用特定的高頻率聲波吹灰器。該頻率聲波對粉塵作用力大,雖然傳播距離較短,但可通過在反應(yīng)器兩側(cè)布置聲波吹灰器來彌補。

圖3 吹灰系統(tǒng)

圖4 大型窯尾煙氣試驗平臺(模擬C1出口煙氣條件

圖5 水泥行業(yè)專用催化劑清灰、防堵塞、磨損試驗裝置

3.3、合理的系統(tǒng)設(shè)計

針對系統(tǒng)總布置圖做流場模擬,并進行調(diào)整。

4、水泥窯SCR案例分享

登封嵩基水泥4500t /d生產(chǎn)線“預(yù)除塵(不投運)+SCR寬溫高效催化(KGC)”項目煙氣氮氧化物超低排放升級改造工程于2018年7月中旬開工建設(shè),建設(shè)工期近3個月,最終于2018年10月18日一次性投料成功,并順利投產(chǎn),于10月底完成環(huán)保驗收。

2019年9月底完成環(huán)保節(jié)能升級改造,升級改造后,實現(xiàn)在中溫電除塵器不投入使用情況下,窯生產(chǎn)系統(tǒng)、SCR系統(tǒng)、超低排放環(huán)保指標(biāo)更穩(wěn)定、可靠、節(jié)能。

圖6 嵩基水泥SCR示范項目

2018年10月與中國長城鋁業(yè)有限公司水泥廠簽訂2000t/d熟料窯煙氣脫硝超低排放系統(tǒng)(高效電聚耦合除塵器+中溫SCR脫硝一體化)項目EPC總承包合同,2019年7月底項目通過環(huán)保驗收(NOx<30mg/Nm3,氨逃逸<1mg/Nm3)。

圖7 長城鋁業(yè)水泥“高效電聚耦合除塵+SCR寬溫高效(KGC)催化技術(shù)”

2019年12月與焦作千業(yè)水泥有限公司水泥廠簽訂2×5000t/d熟料窯煙氣脫硝深度治理系統(tǒng),采用預(yù)除塵(無預(yù)除塵)+SCR寬溫高效催化技術(shù),設(shè)計選型按照高溫電除塵器不投運的情況下SCR脫硝系統(tǒng)仍可達標(biāo)運行。2020年7月底施工完畢,已投入使用,NOx<35mg/Nm3,氨逃逸<2mg/Nm3。

圖8 焦作千業(yè)水泥有限責(zé)任公司2×5000t/d熟料窯煙氣脫硝系統(tǒng)

2020年5月與河南孟電集團水泥有限公司簽訂2×5500t/d+1×4500t/d生產(chǎn)線窯尾煙氣氮氧化物深度治理SCR脫硝工程,采用高溫高塵SCR寬溫高效催化(KGC)技術(shù)。1#、2#線、3線目前已投入使用,NOx<35mg/Nm3,氨逃逸<2mg/Nm3。

圖9 河南孟電集團水泥公司2×5500t/d+1×4500t/d生產(chǎn)線煙氣脫硝系統(tǒng)

2020年8月與河南省大地水泥有限公司簽訂2#線4500/d生產(chǎn)線煙氣脫硝系統(tǒng),采用高溫高塵SCR寬溫高效催化(KGC)技術(shù)。

圖10河南大地水泥有限公司2#4500t/d線煙氣脫硝系統(tǒng)

2021年與鶴壁豫鶴同力水泥有限公司4500/d生產(chǎn)線煙氣脫硝系統(tǒng),采用高溫高塵SCR寬溫高效催化(KGC)技術(shù)。

5、結(jié)語

康寧特專有“SCR寬溫高效催化(KGC)技術(shù)”五更優(yōu)勢:

①運行達標(biāo)更可靠:嵩基、中鋁、千業(yè)、孟電、大地等項目均在穩(wěn)定運行,系統(tǒng)阻力、NOx排放、氨逃逸等指標(biāo)均達到性能保證值一下。

②運行費用更少:更小的系統(tǒng)阻力及更少的噴氨量,大大減少噸熟料運行費用。

③占地面積更?。合啾阮A(yù)除塵+SCR脫硝系統(tǒng),占地面積減少60%以上。

④施工周期更短:康寧特公司SCR蜂窩催化劑年生產(chǎn)能力3萬m3, 鋼結(jié)構(gòu)加工能力2萬t/年,供貨與施工無縫銜接,更好保證工程質(zhì)量及工期。

⑤投資費用更低:無需高溫電除塵器,減少投資。

編輯:敖思

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