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中温SCR烟气脱硝系统与烟气脱白技术方案的比选

2020-06-24 09:40:31
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<一>、中温SCR烟气脱硝系统

本次改造选择中温SCR脱硝,脱硝系统考虑当前和今后环保政策走向,系统可调节,投资成本低,运行可靠性高,催化剂较为成熟,使用寿命长。

1工艺原理

1)工艺流程:将焦炉烟气分别从地下主烟道引出后汇总,通过热风炉加热烟气到300℃~320℃,进入脱硝反应器,反应器进日烟道上设置喷氨格栅,利用氨气与稀释风混介成体积氨含量为3-5%混介气体,经喷氨格栅混介入烟气中送入SCR反应器内。烟气中NOX在反应器中与氨在催化剂作用下发生还原反应转化为氮气和水,进行脱除NOX,然后进入余热锅炉。烟气SCR脱硝系统设计NOX指标按出u烟气浓度小高于100mg/Nm3的排放标准设计。

2)喷氨控制:根据SCR反应器进、出目NOx,O2浓度、烟气温度及烟气流量等计算氨的注入量,烟气脱白除尘器通过喷氨流量阀调节,并通过相应计算实时监测混介器内的氨浓度。此外,还需根据反应器出目NOx浓度作为反馈参数,对喷氨量进行调整,实现喷氨量闭环控制。

2整体设备布置方案

脱硝系统主要包括氨水存储(利旧)及供应系统、氨喷射系统、SCR反应器区域系统、声波吹灰及压缩空气系统、电气及控制系统。

(1)氨水存储及供应系统氨水储存及供应系统利用原氨法脱硫氨水存储系统,本期新增氨水输送及分配系统。

(2)氨喷射系统氨气喷射系统是将10%-20%的氨水溶液通过喷具布点的方式喷入到烟道内进行雾化,雾化后的氨气通过烟道内静态混介器混介后进入反应器。

(3)催化剂本工程催化剂采用蜂窝式中温催化剂,使用温度280~330℃,使用寿命24000h。催化剂采用模块化设计,各层模块规格统一、具有互换性,减少换催化剂的时间。

(4)SCR反应器区域系统在SCR反应器内,烟气与NH3的混介物在通过催化剂层时,烟气中的NOx在催化剂的作用下与NH3反应生成N2与H2O,从而达到要求的除去烟气中NOx的目的。

SCR反应器本体具有以下特点:①反应器内的烟气竖自向下流动。

②反应器布置在炉后新起的金属构架平台上。

③采用蜂窝式催化剂,按'2+1'模式布置,脱硝反应器内的催化剂支撑钢梁设置为3层(层间距离小小于2.8m),备用层在上层。

④采用10%-20%的氨水作为脱硝还原剂。

⑤反应器入日设置气流均布装置。

⑥反应器设置超声波吹灰器(备用层催化剂预留吹灰器接日)。吹灰器的设计能全而、的清除催化剂积灰,避免催化剂堵塞;同时避免催化剂吹损。

⑦反应器采取保温,使经过反应器的烟气温度变化小于10℃;

⑧在每层催化剂上方,设置可远传的烟气温度和压力监测装置。

⑨脱硝系统能适应焦炉的启动、停机及负荷变动,且应处于稳定的运行状态;脱硝装置的调试、启/停和运行应小影响主机的正常工作。

<二>、烟气脱白技术方案的比选

国内新建水泥窑生产线执行SO2排放限值200mg/m³,地区企业执行SO2排放限值100mg/m³,现国内SO2超标较多的水泥生产线主要采用烟气湿法脱硫系统,但由于湿法脱硫系统出日处烟气中含有大量水蒸气,当温度较高的烟气与温度较低的冷空气接触后,烟气降温将导致烟气中的水蒸气冷凝析出,在烟气中形成小液滴,而小液滴对光线的折射、散射作用,使烟囱出日的烟羽呈现灰白色,产生视觉污染。小液滴中除了凝结水以外,还有许多硫酸盐、灰尘等杂质,对环境造成一定污染。

烟气消白设备技术是一个综合治理的工程,具体治理方案可以从以下几方面着手:1)降低烟囱相对湿度。2)降低烟囱湿度。3)增加烟囱高度。4)烟囱的合理设计。

烟气冷凝技术是以降低烟囱湿度为机理,降低烟气温度后,烟气中的饱和蒸汽量减少。但由于降温后的烟气还是饱和湿烟气,当烟气进人大气环境后继续降温,会有小液滴析出。因此,烟气冷凝技术从理论上不能完全避免白色烟羽的形成。同时由于在冷凝过程中,水蒸气相变为水需要释放大量的相变潜热,对冷凝设备要求较高。

烟气再热技术是以降低烟囱相对湿度为机理,提高烟气温度即增加了湿烟气的不饱和度,烟气在与大气环境接触后降温即不会凝结成小液滴。烟气再热技术只涉及到烟气的升温,而不牵涉到相变,所以整个过程所需要的热量比烟气冷凝技术释放的潜热要少得多,对设备要求较低。

从理论上来说,烟气再热技术可以完全避免白烟的产生,但要完全避免,对设备的投资也会相对较大。

在前两种技术不能完全避免白烟的产生时,可以通过调整烟囱的高度来制约白烟的聚集。由于烟囱高度直接影响烟气的湍流扩散,确定烟囱高度,对污染浓度和烟囱高度计算都有重要意义。如烟囱位于低注地区时,直排烟囱的烟气不易扩散,易造成严重的白色烟羽聚集。

如果烟囱流通通道中形成大量蒸汽和一些液体携带(没有伴热系统的烟囱比装有再热系统的烟囱发生上述情况的几率大),烟气内的液相仅通过重力作用与气相分离,如果液相内液滴颗粒不够大,在下落过程中,很可能再次被烟气抬升。因此要考虑烟囱的集液装置来收集烟道和烟囱表面所有沉积的液体和冷凝液。

比较烟气冷凝技术和烟气再热技术工艺,从经济和技术上来看,烟气再热技术比较适合水泥厂现有条件。本文以某厂4OOOt/d及2OOOt/d水泥熟料生产线烟气脱硫项目为例说明烟气再热技术,不阐述有关烟囱的相关内容。