【文章內容簡介】 達到 400mg/m3。在西班牙，SNCR應用于Tudela Veguin LaRobla 水泥公司的7，8號生產線。此外 Finaneiera Minera，Anorga plant， Finaneiera Minera，Malaga plant 等多個水泥廠也使用了 SNCR 技術。在丹麥， FSKARA 地區(qū)的 Roskilde 公司 4 號干法水泥生產線使用 SNCR 技術，煙氣 中的 NOx 含量為 300~350mg/m3 時可降低 65%的排放。在芬蘭，2008 年， Finnsementti 水泥公司 4 號生產線安裝了 SNCR 系統(tǒng)，在煙氣中 NOx 含量為800mg/m3 時可得到72%的還原率。在美國，1994年，SNCR應用于Lehigh Cement水泥廠的2，4號生產線，在煙氣中的NOx含量為400mg/m3 時，還原率為 40%。綜上所述，SNCR脫硝技術相比于其他的脫硝技術具有脫硝效率高、投資成本低、設備改造方便等諸多優(yōu)點，SNCR脫硝技術己成水泥工業(yè)節(jié)能減排的發(fā)展趨勢。因此，本工程選擇SNCR技術作為四川旺蒼西南水泥有限公司2500t/d熟料新型干法水泥生產線水泥窯尾煙氣脫硝工藝。SNCR脫硝技術在水泥行業(yè)的應用較廣，脫硝效率一般為60~70%，部分企業(yè)在不斷優(yōu)化運行的情況下，甚至可實現(xiàn)80%的脫硝效率。其脫硝原理主要為在水泥窯的適當位置噴入含有氨基的還原劑，是的主要在回轉窯內生 成的NOx還原為N2。其脫硝工藝流程圖如下所示：圖 SNCR 工藝流程圖. 還原劑的選擇與確定水泥行業(yè)實施SNCR煙氣脫硝技術，多采用氨水作為還原劑，也有少部 分企業(yè)采用尿素溶液。先分別介紹如下。1）氨水SNCR系統(tǒng)特點以下是氨水 SNCR 系統(tǒng)氨儲罐部分的流程圖 氨水SNCR系統(tǒng)氨儲罐部分流程圖在氨水SNCR系統(tǒng)中，直接由罐車將濃度為25%的氨水運送到現(xiàn)場，通 過卸載泵將其灌裝到氨水儲存罐中。與尿素溶液儲備方式不同的是，氨水儲 ，所以儲罐配有高壓釋放閥，及罐內溫度壓力監(jiān)測等 儀表。同時為了防止罐內負壓對罐體的損害，儲罐同時配有真空閥。在加注 過程中為了防止超壓，罐體同時配有回流管線與罐車相連，由于液面上升產 生的高壓會通過回流管線釋放到罐車內。2）尿素SNCR系統(tǒng)特點以下是尿素SNCR系統(tǒng)尿素溶液制備部分流程圖。 尿素SNCR系統(tǒng)尿素制備流程圖這個流程表示尿素由人工拆開尿素袋，并將其投入到容積為2m179。尿素給料斗中，再通過螺旋輸送機將其輸送到尿素溶液制備罐中，尿素顆粒通過與60℃的除鹽水（20℃除鹽水與100℃冷凝水混合得到60℃）混合并溶解，制備出濃度為40%的尿素。 尿素SNCR系統(tǒng)輸送流程圖這部分流程表示了制備好的40%的溶液輸送到尿素溶液儲罐中，由于尿素溶液易結晶，所以該儲罐采用了保溫措施。尿素SNCR系統(tǒng)的循環(huán)泵使用液下泵，可以在輸送尿素溶液的同時釋放 熱量對儲罐內溶液進行小功率加熱，保證儲罐內液體溫度，同時避免電加熱 器造成的局部高溫熱解。該系統(tǒng)對于稀釋水溫亦有溫度要求，需要稀釋水在10℃~30℃之間。由于尿素的特性，即凝結點較高的特點，為了避免輸送過程中的低溫結晶，尿素系統(tǒng)的管道需要進行保溫措施。3）處理特性對比處理特性的對比，包括了還原劑是否有毒，有氣味和儲存的特點，以下是其比較表。 氨水SNCR與尿素SNCR處理特性對比表25 % 氨水溶液還原劑方案尿素還原劑方案缺點：蒸汽壓高 (“.” = 38 176。C)腐蝕性 (pH=12)損害的金屬,Cu amp。 Zn揮發(fā)氣體易燃刺鼻的氣味缺點：熱不穩(wěn)定物質微生物的分解易引鼠類動物，尿素儲存會產生成本低溫時溶液易沉淀，需要特別的保溫措施溶解時需加熱，會產生成本固體較易結塊，增加儲存難度和成本優(yōu)點：凝固點 = 55176。C刺鼻的氣味，如果氨氣泄露，非常容易察覺優(yōu)點：無毒沒有腐蝕性根據上表知，氨水SNCR系統(tǒng)對罐區(qū)及系統(tǒng)安全設計要求較高，在儲罐設計上必須對安全性作詳細的設計，如整個系統(tǒng)配有氣體實時監(jiān)測系統(tǒng)，一 旦出現(xiàn)氨泄露將會發(fā)出警報，并在高位泄露的情況下自動停止系統(tǒng)運行。為 了保證儲罐的安全，儲罐上配有的所有儀器儀表均是防爆儀表，在使用過程 中不會產生電火花。儲罐的設計也充分考慮了氨水蒸汽壓高的特點，設有溫 度及壓力監(jiān)測，對儲罐內的壓力進行實時監(jiān)測，罐內一旦超壓，壓力釋放閥 會自動開啟，是罐內壓力回落到正常水平。對于尿素SNCR系統(tǒng)，工藝在尿素溶液的制備，存儲及使用過程中充分 考慮了尿素的上述特性，在制備過程中使用60℃的除鹽水對尿素顆粒直接進 行混合攪拌，避免了直接使用蒸汽或電加熱器對尿素直接加熱導致尿素分解 的缺點。根據尿素凝結點高的特點，尿素溶液儲罐設計有保溫層，同時使用 液下泵進行低功率的加熱，避免了直接使用電加熱器造成的分解。稀釋水的 溫度設計在10~30oC之間避免了稀釋過程中尿素顆粒的析出。4）運行特性對比尿素、氨水SNCR系統(tǒng)的運行特性的比較，除了如系統(tǒng)流程對比中提到的，氨水和尿素溶液制備、儲存過程不一樣之外，主要的運行特性在于還原 劑噴射如爐膛之后的反應過程不同，這會對脫硝的效率、氨逃逸產生一系列 的影響。（1）反應的過程尿素SNCR系統(tǒng)和氨水SNCR系統(tǒng)，還原劑噴射入爐膛后的示意圖：圖 尿素 SNCR 系統(tǒng)和氨水 SNCR 系統(tǒng)還原劑噴射入爐膛后示意圖最上面圖表示了尿素溶液噴射到爐膛中之后的過程，由于尿素溶液具有 一個固體的核，外層是被水分子包裹，在高溫下，水分子先蒸發(fā)，然后尿素 顆粒再分解成氨基，氨基再和煙氣中的氮氧化合物進行反應，生成氮氣和水。 同時這個固體核的作用能夠保證同樣液滴大小的情況下，尿素溶液的穿透力 會大于氨水溶液的穿透力。在下圖中，表示了氨水噴入爐膛之后的過程，由于氨水溶液則是水與氨充分混合，氨水溶液噴入爐膛的一瞬間還原反應就會開始。上述對比可知，尿素溶液通常對分解爐內反應溫度要求會比氨水反應溫度高。當噴射位置煙氣溫度低的時候，尿素有可能不能充分分解和反應，導致氨逃逸，對后面的設備造成腐蝕。（2）脫硝效率的比較如下圖所示，脫硝效率在不同的溫度窗內停留時間，不同的反應溫度下的反應效率曲線。圖 尿素 SNCR 系統(tǒng)和氨水 SNCR 系統(tǒng)脫硝效率比較圖根據圖中所示，橫坐標是反應的溫度，縱坐標是脫硝反應的效率。如950℃的條件下，尿素的極限效率為60%，氨水的極限效率是85%。（極限效率的定義是在氨和煙氣完全混合、反應所需的停留時間完全滿足脫硝反應）；在900℃的條件下，氨水的極限效率為70%，尿素的效率是低于40%。鑒于還原劑噴射位置位于分解爐頂部，其煙氣溫度約為900℃，建議采用氨水作為還原劑，以達到較高的脫硝效率和較低的氨逃逸。（3）運營成本對比通過對于本項目的煙氣分析，采用尿素方案時，可以實現(xiàn)NOx排放量為500 mg/Nm3，但是不能實現(xiàn)NOx排放為300 mg/Nm3，因此下面的兩個方案的運營成本分析是基于NOx排放量為500 mg/Nm3的。氨水SNCR系統(tǒng)的運營成本分析。①氨水SNCR系統(tǒng)處理成本 氨水SNCR系統(tǒng)的氨水、工藝水、壓縮空氣消耗量負荷 Load460000Nm3/h氨水Ammonia water, kg/h240壓縮空氣 pressed air, kg/h30電, kW9注：電費按 元/度，氨水按 1000 元/噸，按年運行 7200 小時計 氨水SNCR年運營成本表名稱單位2500t/d氨水噸/年1728電耗千瓦時64800年氨水成本萬元年電費成本萬元設備維修費萬元人工費萬元年運行成本萬元每噸水泥脫硝成本元②尿素SNCR系統(tǒng)的運營成本分析 尿素SNCR系統(tǒng)的尿素溶液、工藝水、電能消耗量負荷460000Nm3/h40%尿素溶液，kg/h653工藝水，kg/h392壓縮空氣，kg/h60電能 kw15，水費按3元/噸，尿素按2000元/噸，按年運行7200小時。相較于介質消耗費用，尿素SNCR還會有尿素儲藏費用和尿素溶液配制費用（包括人工、電力、設備損耗等）尿素儲存費用按每臺鍋爐10萬元/年計，尿素溶液配制費用按每臺鍋爐10萬元/年計。 尿素SNCR年運營成本表名稱單位2500t/d生產線尿素消耗（%）噸/年溶解水量噸/年電耗千瓦時108000年尿素成本萬元年水費成本萬元年電費成本萬元設備維修費萬元10人工費萬元10年運行成本萬元每噸水泥脫硝成本元5）綜合對比和建議（1）旺蒼項目情況①相較于火電廠的大型鍋爐，水泥窯分解爐尺寸較小，使用氨水的噴射力足夠完成其必須的噴射距離和霧化效果。②屬于改造項目，場地空間有限。（2）氨水、尿素SNCR系統(tǒng)比較綜合以上對尿素、氨水特性和尿素SNCR、氨水SNCR系統(tǒng)的比較，我們針旺蒼項目的還原劑選擇提出以下表格進行對比。 氨水SNCR與尿素SNCR系統(tǒng)綜合比較表氨水 SNCR 系統(tǒng)尿素 SNCR 系統(tǒng)脫硝效率和氨逃逸指標丹麥 設計，效率達 80%以上，氨逃逸≤10ppm采用丹麥 設計，效率達 35%，但達到 40%的難度很大，尤其是低負荷、煙氣溫度較低狀況下氨逃逸≤10ppm改造難度由于其只需要一個罐作為儲存罐，其改造難度較小，適合旺蒼水泥廠的場 地要求相較于氨水系統(tǒng)，多了尿素制備部分，該部分有尿素給料斗、螺旋輸送機、混合罐等設備，需要更大的空間。建設成本和 設備維護尿素 SNCR 系統(tǒng)的建設成本比氨水 SNCR 系統(tǒng)高約 10%。尿素 SNCR 系統(tǒng)的設備維護費用約比氨水 SNCR 系統(tǒng)高一倍運營成本。操作難度較低需要制備尿素溶液，操作難度較高安全性需要有氨水 SNCR 系統(tǒng)設計經驗，以及設置氨氣報警器等設備尿素是固體，安全性良好管道保溫不需要需要冷凝水/蒸汽不需要需要旺蒼特點旺蒼項目的分解爐頂部溫度約900℃，氨水更易于在低爐溫下反應，所以氨水SNCR 系統(tǒng)對于該系統(tǒng)更適合。（3）還原劑選擇建議綜合以上影響脫硝效率的因素、并從投資成本、維護成本、運營成本等 方面綜合考慮，我們建議旺蒼水泥脫硝項目采用氨水SNCR系統(tǒng)。氨水SNCR脫硝系統(tǒng)在投資成本、運行成本以及脫硝效率方面，相較于尿素SNCR脫硝系統(tǒng)，均有較大優(yōu)勢。. 原有污染物濃度及相關污染物排放標準根據四川旺蒼西南水泥有限公司提供的相關資料和實地調查結果 對煙氣的成分分析，水泥窯窯尾煙氣中氮氧化物污染物成分見表 。表 煙氣成分表項目水泥熟練生產 線規(guī)模t/d最大煙氣量m3/h氮氧化物濃度Mg/m3煙氣含氧量%煙氣含濕量%（V/V））煙氣CO2含量%煙氣N2含量%水泥窯窯尾煙氣25004600007003065達到標準《水泥工業(yè)大氣污染物排放標準》（GB49152004）NO2≤800 處理標準本項目大氣污染物排放除應執(zhí)行《水泥工業(yè)大氣污染物排放標準》（GB49152004）表2標準。即：氮氧化物（以NO2計）排放濃度≤800mg/m3。. 設計原則和依據1）本改造工程符合環(huán)境保護要求，減少污染物排放，使系統(tǒng)排放穩(wěn)定的達到國家標準要求。2）降低水耗，以節(jié)水為重要的設計指標。3）減少投資風險，采用成熟、先進的工藝技術。4）設施及工藝便于管理、便于操作運行。工藝和設備的選用在滿足要 求的情況下遵循實用、高效、節(jié)能的原則。盡可能節(jié)省投資。1）《水泥工業(yè)大氣污染物排放標準》（GB49152004）2）《大氣污染物綜合排放標準》（GB162971996）3）《工業(yè)企業(yè)設計衛(wèi)生標準》（GBZ12010）4）《生產過程安全衛(wèi)生要求總則》GB128015）《建筑設計防火規(guī)范》GBJ16896）廠方提供煙氣成分資料. 推薦改造方案的設計. 主要設計參數1） 水泥窯窯尾煙氣脫銷工藝設計參數最大煙氣量：460000Nm3/h氮氧化物濃度（以 NO2 計）：700mg/m3；煙氣含氧量 ：4%煙氣含濕量（V/V）：%煙氣 CO2 含量：30%；煙氣 N2 含量：65%；治理后氮氧化物排放濃度（以 NO2 計）：300mg/m3氣象條件(1) 溫度年平均氣溫： ℃夏季通風溫度(干球)： 30℃夏季空調溫度(干球)： ℃(2) 濕度最冷月平均相對濕度： 80%最熱月平均相對濕度： 78%(3) 風速冬季平均風速： m/s夏季平均風速： m/s(4) 主導風向歷年夏季主導風向： NNW(8%)歷年冬季主導風向： NNW(12%)，N(12%). 工藝流程簡介本工藝主要采用氨水作為還原劑。還原劑氨水通過車輛運輸并裝載入公 司內新建的氨水儲存罐，根據設定的參數和系統(tǒng)反饋信號，氨水經計量后進 入噴射系統(tǒng)，在噴嘴內與壓縮空氣混合，霧化后噴入分解爐內。使之與煙氣 中的 NOx 化合，并將其還原成氮氣和水。整套 SNCR 脫硝裝置主要包括還原劑卸料模塊、還原劑存儲模塊、還原 劑輸送模塊、控制計量模塊、分配模塊和控制模塊等組成。工藝流程圖如下