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  • 文章内容

水泥行业烟气氮氧化物(NOx)深度治理 ——SCR宽温高效催化剂技术应用

作者:匿名

该技术路线是康宁特公司经过十五年在电力行业的技术储备和项目工程经验积淀并联合浙江大学开发出的一项科技创新工艺,解决了目前市场上水泥熟料生产线低氮燃烧和SNCR工艺技术无法实现的氮氧化物超低排放问题。

  【摘要】本文介绍了康宁特环保专有水泥行业SCR脱硝技术-SCR宽温高效催化技术,简称“KGC”技术。

  该技术路线是康宁特公司经过十五年在电力行业的技术储备和项目工程经验积淀并联合浙江大学开发出的一项科技创新工艺,解决了目前市场上水泥熟料生产线低氮燃烧和SNCR工艺技术无法实现的氮氧化物超低排放问题。

  【关键词】SCR脱硝、KGC、水泥窑、超低排放

  一、前言

  1.1.含尘浓度高

  早在2000年,欧洲水泥厂安装的第一套SCR在德国的Solnhofen水泥厂投入使用,至2005年停用。除此以外,欧洲相继安装了数套水泥SCR脱硝系统,取得了应有的效果。2016年8月,康宁特公司正式开始推广实施水泥行业烟气脱硝技术(预除尘+SCR宽温高效催化技术)。2018年起,各省市相继出台水泥窑烟气氮氧化物超低排放政策,环保要求进一步收紧,国内水泥窑SCR脱硝工程陆续开始建设。2018年10月,由康宁特公司推出的首套窑尾烟气SCR脱硝超低排放改造,在登封市嵩基水泥4500t/d熟料生产线投运。到目前为止,整个脱硝系统运行稳定,现已完成实施的项目9条。

  2、水泥窑SCR宽温高效催化技术系统组成

  SCR宽温高效催化技术采用高尘布置方式,整个工艺流程大致为:将预热器C1出口烟气引至SCR反应器,烟气中的NOx在催化剂的作用下与喷入系统的氨水发生化学反应生成氮气和水,脱硝后的烟气送回余热锅炉进口烟道。整个系统主要包括:氨水输送系统、喷射系统、SCR反应器系统、声波吹灰系统、耙式吹灰系统、压缩空气系统、烟道系统等。

图1 SCR脱硝工艺流程

  3、水泥窑SCR宽温高效催化技术优势

  3.1、先进的催化剂工艺

  康宁特公司针对水泥窑烟气特性,通过优化催化剂工艺设计、结构布置,最终研发出水泥窑专用宽温高效催化剂,具备更高的整体活性、抗磨损能力、抗重金属中毒能力等,能适应200℃~450℃的工况条件,在无预除尘装置下不堵塞,并长期稳定运行。

图2 水泥行业专用催化剂结构

  3.2、合理的吹灰系统

  目前,常用吹灰系统为声波+耙式吹灰器的组合方式。但是,同样的组合吹灰系统在不同的SCR脱硝系统中效果相差很大。康宁特公司所承建的所有水泥窑SCR系统中,基本上没有出现过催化剂堵塞的情况,每层催化剂阻力均小于100Pa,这主要得益于康宁特公司自主设计的吹灰系统。

  耙式吹灰器的关键技术在于耙管的布置,包括喷嘴数量、喷嘴直径、喷嘴间距以及耙管到催化剂表面的距离等。康宁特公司通过厂区自有实验平台,对上述数据反复调整,确定最佳布置方案。并针对每个实际项目进行调整,做到一窑一策。

  常规的声波吹灰器声波频率为75-100HZ,该频率下声波吹灰器覆盖面积广,传播距离远,但直接用在水泥窑SCR脱硝系统中效果并不理想,主要是因为水泥窑烟气粉尘粘性大,附着力强。康宁特公司通过与各声波吹灰器厂家技术交流,并结合项目实践经验,最终确定采用特定的高频率声波吹灰器。该频率声波对粉尘作用力大,虽然传播距离较短,但可通过在反应器两侧布置声波吹灰器来弥补。

图3 吹灰系统

图4 大型窑尾烟气试验平台(模拟C1出口烟气条件

图5 水泥行业专用催化剂清灰、防堵塞、磨损试验装置

  3.3、合理的系统设计

  针对系统总布置图做流场模拟,并进行调整。

  4、水泥窑SCR案例分享

  登封嵩基水泥4500t /d生产线“预除尘(不投运)+SCR宽温高效催化(KGC)”项目烟气氮氧化物超低排放升级改造工程于2018年7月中旬开工建设,建设工期近3个月,最终于2018年10月18日一次性投料成功,并顺利投产,于10月底完成环保验收。

  2019年9月底完成环保节能升级改造,升级改造后,实现在中温电除尘器不投入使用情况下,窑生产系统、SCR系统、超低排放环保指标更稳定、可靠、节能。

图6 嵩基水泥SCR示范项目

  2018年10月与中国长城铝业有限公司水泥厂签订2000t/d熟料窑烟气脱硝超低排放系统(高效电聚耦合除尘器+中温SCR脱硝一体化)项目EPC总承包合同,2019年7月底项目通过环保验收(NOx<30mg/Nm3,氨逃逸<1mg/Nm3)。

图7 长城铝业水泥“高效电聚耦合除尘+SCR宽温高效(KGC)催化技术”

  2019年12月与焦作千业水泥有限公司水泥厂签订2×5000t/d熟料窑烟气脱硝深度治理系统,采用预除尘(无预除尘)+SCR宽温高效催化技术,设计选型按照高温电除尘器不投运的情况下SCR脱硝系统仍可达标运行。2020年7月底施工完毕,已投入使用,NOx<35mg/Nm3,氨逃逸<2mg/Nm3。

图8 焦作千业水泥有限责任公司2×5000t/d熟料窑烟气脱硝系统

  2020年5月与河南孟电集团水泥有限公司签订2×5500t/d+1×4500t/d生产线窑尾烟气氮氧化物深度治理SCR脱硝工程,采用高温高尘SCR宽温高效催化(KGC)技术。1#、2#线、3线目前已投入使用,NOx<35mg/Nm3,氨逃逸<2mg/Nm3。

图9 河南孟电集团水泥公司2×5500t/d+1×4500t/d生产线烟气脱硝系统

  2020年8月与河南省大地水泥有限公司签订2#线4500/d生产线烟气脱硝系统,采用高温高尘SCR宽温高效催化(KGC)技术。

图10河南大地水泥有限公司2#4500t/d线烟气脱硝系统

  2021年与鹤壁豫鹤同力水泥有限公司4500/d生产线烟气脱硝系统,采用高温高尘SCR宽温高效催化(KGC)技术。

  5、结语

  康宁特专有“SCR宽温高效催化(KGC)技术”五更优势:

  ①运行达标更可靠:嵩基、中铝、千业、孟电、大地等项目均在稳定运行,系统阻力、NOx排放、氨逃逸等指标均达到性能保证值一下。

  ②运行费用更少:更小的系统阻力及更少的喷氨量,大大减少吨熟料运行费用。

  ③占地面积更小:相比预除尘+SCR脱硝系统,占地面积减少60%以上。

  ④施工周期更短:康宁特公司SCR蜂窝催化剂年生产能力3万m3, 钢结构加工能力2万t/年,供货与施工无缝衔接,更好保证工程质量及工期。

  ⑤投资费用更低:无需高温电除尘器,减少投资。

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