1現(xiàn)有SNCR脫硝工藝流程簡介伊犁青松南崗建材有限責任公司的伊犁水泥廠擁有一條2500t/d熟料生產(chǎn)線，主要設備為Φ4m×60m回轉(zhuǎn)窯，帶單系列五級低壓損旋風預熱器和 HFC分解爐組成，分解爐直徑為 Φ6000mm，生產(chǎn)線帶有低溫余熱發(fā)電系統(tǒng)， 裝機容量為6MW。其預分解爐C1筒出口煙氣量最大2.6×105Nm3/h，溫度在350～400℃，煙氣中NOx濃度為800mg/Nm3左右。為滿足窯爐煙氣NOx的達標排放，公司于2013年投資建成SNCR系統(tǒng)，系統(tǒng)采用濃度25%的氨水作為還原劑。其工藝流程為氨水儲罐中濃度25%的氨水經(jīng)水稀釋混合、計量后，由噴槍高壓噴入分解爐，其中的NH3與煙氣中的 NOx發(fā)生還原反應生成N2和H2O排放。脫硝系統(tǒng)主要設備按模塊化進行設計，主要包括氨水卸載模塊、氨水儲罐模塊、氨水輸送模塊、軟水儲罐模塊、軟水輸送模塊、PLC集中控制模塊、壓縮空氣分配模塊、氨噴射模塊、氨逃逸檢測模塊等。但在運行初期由于實際經(jīng)驗和管理方面的原因，導致設備運行不穩(wěn)定，出現(xiàn)NOx排放濃度和氨水消耗量超標等問題。


公司在對設備進行進一步檢修和優(yōu)化的基礎上，也組織技術力量對SNCR系統(tǒng)的運行參數(shù)做進一步的優(yōu)化，分析各因素對脫硝率的影響，使SNCR系統(tǒng)能夠安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟地運行。

2試驗方法及結(jié)果討論

2.1分析檢測方法

優(yōu)化試驗主要在現(xiàn)有的建成設備上進行，主要考察氨氮摩爾比、氨水濃度、噴氨高度、噴氨角度、噴氨壓力等因素。NOx濃度采用煙氣在線檢測儀測定，以煙氣中的NOx去除率來表征優(yōu)化脫硝效果。NOx去除率的計算公式如下：

2.2氨氮摩爾比對NOx去除率的影響

在氨水濃度為 13.0%，噴射高度為8m，噴射角度為60°，噴射壓力為0.4MPa，噴射速率為40m/s的條件下，n(NH3):n(NOx)對 NOx去除率的影響見圖 1。


由圖1可見，NOx去除率隨氨氮摩爾比即n(NH3):n(NOx)的增加而逐漸提高，這是因為隨n(NH3):n(NOx)的增加，將有更多的NH3可以與煙氣中的NOx反應，促使更多的NOx轉(zhuǎn)化為N2和H2O。當n(NH3):n(NOx)小于1.4時，NOx去除率提高的速度較快;當n(NH3):n(NOx)等于1.4時，NOx去除率達到90%以上。繼續(xù)增加n(NH3):n(NOx)至大于1.4時，NOx去除率增加緩慢，這是因為此時煙氣中大部分NOx已被還原，再增加NH3的量，對去除率影響不大。故綜合考慮成本因素與去除率的平衡，n(NH3):n(NOx)為1.2左右比較合適。

2.3氨水濃度對NOx去除率的影響

在n(NH3):n(NOx)為 1.2，噴射高度為8m，噴射角度為60°，噴射壓力為0.4MPa，噴射速率為40m/s的條件下，稀釋后氨水質(zhì)量百分比濃度對NOx 去除率的影響見圖 2。


由圖2可見，NOx去除率隨氨水濃度的降低而提高。其原因為在保持n(NH3):n(NOx)一定時，氨水濃度越低，則噴入的氨水體積越大，同時需要的霧化空氣量也越多，使氨水與煙氣有更加充分地接觸，提高了二者混合的均勻度，使得NH3與NOx的反應更加充分，提高了NOx去除率。但NH3與NOx的反應對溫度較敏感，同時原料的分解也需要較高的溫度，氨水濃度越小，則噴入預分解爐的水分越多，這會降低預分解爐內(nèi)的溫度。故在保證NOx去除率達到80%的基礎上，選擇氨水的濃度在13%～14%較為合適。

2.4氨水噴射高度對NOx去除率的影響

在n(NH3):n(NOx)為 1.2，氨水濃度為 13.0%，噴射角度為60°，噴射壓力為0.4MPa，噴射速率為40m/s的條件下，氨水噴射高度對NOx去除率的影響見圖3。


由圖3可知，在氨水噴射高度為0～8m范圍內(nèi)，NOx去除率隨噴射高度的增加而提高，8～30m范圍內(nèi)，NOx去除率隨噴射高度的增加而降低。這是因為NOx濃度在預分解爐內(nèi)是非平均分布的，在噴氨高度較低時，雖然預分解爐的溫度較高，有利于NOx的還原反應快速進行，但此高度范圍內(nèi)的NOx濃度較低。同時，在較高的溫度下，還原劑NH3本身也容易被氧化為NOx而增加總體的NOx濃度，故總體上來說NOx去除率不高。在分解爐高度為7～8m的地方，NOx濃度達到較大值，同時，此處的溫度也滿足NH3與NOx反應對溫度的要求，故在保持氨氮摩爾比等條件一定的情況下，此高度處NOx去除率達到最大值。在噴氨高度超過8m后，雖然NOx濃度不斷提高，但此段分解爐的溫度隨高度的提高而降低了，不利于NOx還原反應的快速進行，故此高度范圍內(nèi)，NOx去除率隨高度的增加而減小。從總體來看，噴氨高度保持在7～8m較合適。

2.5氨水噴射角度對NOx去除率的影響

在n(NH3):n(NOx)為 1.2，氨水濃度為 13.0%，噴射高度為8m，噴射壓力為0.4MPa，噴射速率為40m/s的條件下，氨水噴射角度對NOx去除率的影響見圖4。


由圖4可知，NOx去除率在噴射角度為60°時達到最大值。低于60°時，NOx去除率隨噴射角度的增加而提高，高于60°時，NOx去除率隨噴射角度的增加而降低。這是因為，在其他條件不變的情況下，噴射角度與氨水和煙氣的混合均勻度有關，當噴射角度為60°時，還原劑氨水與NOx的混合更充分、均勻，從而促進還原反應的進行，提高了NOx的去除率。建議工程應用中保持噴射角度在50°～70°之間。

2.6氨水噴射壓力對NOx去除率的影響

在n(NH3):n(NOx)為 1.2，氨水濃度為 13.0%，噴射高度為8m，噴射角度為60°，噴射速率為40m/s的條件下，氨水噴射壓力對NOx去除率的影響見圖5。


由圖5 可以看出，NOx去除率在噴射壓力為0.4MPa時達到最大值。低于0.4MPa時，NOx去除率隨壓力的提高而提高，高于0.4MPa，NOx去除率隨壓力的提高而降低。這是因為，在其他條件不變的情況下，一定壓力范圍內(nèi)，噴射壓力提高有助于氨水液滴霧化，從而提高液氣混合的均勻度，提高NOx去除率。從提高去除率與節(jié)約能源的角度來說，噴射壓力保持在0.35～0.4MPa較好。

2.7氨水噴射速率對NOx去除率的影響

在n(NH3):n(NOx)為 1.2，氨水濃度為 13.0%，噴射高度為8m，噴射角度為60°，噴射壓力為0.4MPa的條件下，氨水噴射速率對NOx去除率的影響見圖6。


由圖6 可知，當氨水的噴射速率在20～40m/s時，NOx去除率隨噴射速率的增加而提高，在40m/s時達到最大值;噴射速率在40～80m/s時，NOx去除率隨噴射速率的增加而降低。這是因為，噴射速率較低時，氨水的運動距離有限，不能與煙氣充分混合，NOx去除率較低。噴射速率太高時，導致與煙氣的接觸時間縮短而使NOx去除率降低。故噴射速率保持在40m/s左右較好。

3優(yōu)化參數(shù)的應用效果

以伊犁水泥廠2500t/d水泥窯爐SNCR煙氣脫硝工程為例，采用前述的優(yōu)化試驗參數(shù)進行NOx去除率的實際工況測試，即在n(NH3):n(NOx)為 1.2，氨水濃度為 13.0%，噴射高度為8m，噴射角度為60°，噴射壓力為0.4MPa，噴射速率為40m/s的條件下，SNCR 脫硝系統(tǒng)實際運行狀況為：煙氣量為2.3×105Nm3/h，NOx初始濃度為720mg/Nm3，脫硝后煙氣NOx濃度為240mg/Nm3，25%氨水耗量約370L/h，實際脫硝效率為66.7%，氨逃逸濃度保持在4～5mg/Nm3。各項運行指標滿足標準，并有余量滿足生產(chǎn)工藝負荷變化。