• 张振崑:水泥厂执行超低排放脱硝脱硫解决方案探讨
2019-01-09 21:40   作者:小泥巴   出处:转自网络             ★★★
张振崑:水泥厂执行超低排放脱硝脱硫解决方案探讨亚泥中国第一条生产线于1998年开工建设,从1998年开始在大陆设厂,共建设了12条短窑生产线。公司秉持远东集团“
  •   亚泥中国第一条生产线于1998年开工建设,从1998年开始在大陆设厂,共建设了12条短窑生产线。公司秉持远东集团“诚、勤、朴、慎·创新”的企业精神,传承台湾经验,致力在大陆建造高环保、高品质、高效率、低成本之“三高一低”的大型现代化模范水泥厂,为企业永续发展奠定良好基础。一直以来,公司均以“工业发展与环境保护可并行不悖”的理念,采用世界上最先进的预热预煅式旋窑设备,配合废热回收发电技术,有效节约能源,除引进最先进的环保设备,有效控制污染物排放,使之远低于国家标准外,每单位产品综合能耗亦处于水泥企业能耗的先进行列,至于利用电厂、钢厂的废弃物如水渣、各类矿渣、脱硫石膏、粉煤灰等每年亦高达数百万吨。公司还投入大量的人力、物力,致力于污染物排放治理研究、污水处理、矿山复育和环境绿美化,尽量保留各种原生植物,厂区矿山绿化成果绩效卓著,广受政府及社会专业机构之肯定。亚泥将持续进行脱硝脱硫技术研究改进,尤其在无氨脱硝技术走在水泥行业的前列。亚泥也响应政府号召“要绿水青山、更要蓝天白云”,积极进行探索实践让污染物排放低于国家超低排放标准。

      一、污染物排放控制趋势:

      随着社会的发展,政府对于水泥企业污染物排放要求日趋严格,对水泥企业生产管理、技术水平提出挑战。从下表可以看出,江西省SO2和NOX 污染物排放控制值呈现50%的递减趋势。2019年将实行特别排放标准,可以判断若干年后将实行超低排放标准。

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      二、超低排放脱硝技术:

      氮氧化物排放治理可谓当前水泥行业大气污染物减排面临的最大难题。目前,国内脱硝技术方案可以分为两大类,一是过程控制(即:低氮燃烧,分级燃烧等改造方案),二是末端治理,主要包括SNCR和SCR,在实际应用中部分企业也采用了过程控制加SNCR脱硝的模式,取得了良好的效果,但是要实现超低排放要求,SCR脱硝更具可行性也更具潜力。

      目前SCR脱硝技术在水泥行业应用面临两大难题,一是粉尘浓度高,导致催化剂堵塞,严重影响使用寿命并带来催化剂中毒风险;二是对温度要求较高,需要将催化还原温度稳定在280度以上才能发挥SCR技术优势。

      江西亚东利用低氮煤粉燃烧系统+SNCR低氨脱硝系统进行超低排放脱硝技术研究,在不增加设备投资的条件下实现了窑尾NOX小于100mg/Nm3的超低排放控制目标。

      三、江西亚东低氮煤粉脱硝(无氨脱硝)技术介绍:

      江西亚东五六线预热器采用洪堡双系列六级旋风筒,其设计采用了超低压损旋风筒、低氮分解炉、煤粉分级燃烧等多项创新技术,三次风管分A、B系列,共用管道式分解炉。窑尾气体含氧气(以下简称O2)量一般为2~3%,经上升风道的低氮燃烧喷煤点与五级旋风筒下来的部分生料混合,此处煤粉在缺氧状态下燃烧产生大量一氧化碳(以下简称CO),其为强还原剂可将窑尾气体中NOX还原成氮气(以下简称N2),CO则被氧化成二氧化碳(以下简称CO2)同时释放出热量,该脱硝反应会持续进行至管道式分解炉中CO耗尽为止;三次风(含O2量19~20%)经三次风管的分解炉喷煤点与五级旋风筒下来的部分生料混合,此处煤粉在正常有氧状态下燃烧,会产生一定量的NOX;窑尾气流经上升风道和三次风管气流汇合经过管道式分解炉上升后再下行进入六级旋风筒。低氮喷煤点至六级旋风筒进口的分解炉管道总长155米,生料在分解炉内热交换时间长,同时低氮燃烧产生的CO与烟气中NOX有充分的反应时间,保障了低氮燃烧的脱硝效果。

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      从图1可以看出,洪堡短窑系统总共有五个喷煤点:窑头喷煤点、A边及B边低氮燃烧喷煤点、A边及B边三次风管分解炉喷煤点,以上煤粉均采用单独计量称。其喷入煤粉量的比例如表2及图2所示。五段旋风筒下料有两条路径,一条路径进入上升风道,另外一条路径进入三次风管,两条路径下料量的分配比例根据窑内及三次风管通风和温度状况进行灵活调整。低氮燃烧喷煤点的煤粉与五段旋风筒部分生料粉混合后一路上升进入分解炉,避免在喷煤点形成局部高温,同时提高煤粉和生料粉混合的均匀性,促进生料脱酸效果。五段旋风筒下料分料及煤粉与生料粉混合技术系洪堡创新技术,为提高低氮燃烧喷煤点煤粉喷入量创造了有利条件。

      低氮煤粉采用单独煤粉称进行计量控制,可以根据高温风机出口CO及窑尾NOX进行快速准确调整低氮煤粉用量。国内设计分解炉煤粉共用一台煤粉称,煤粉分多个支路喷入分解炉,对于喷入低氮燃烧点的煤粉无法进行稳定准确控制,难以提高低氮煤粉脱硝效率。

      低氮煤粉喷入点距离三次汇合点有25米高度差,当大量煤粉喷入到低氮燃烧点时,CO与NOX进行反应,高差大反应时间长,脱硝效率高。国内传统设计分解炉低氮煤粉喷入点与三次风管汇合点只有2-3米,脱硝反应时间太短造成低氮煤粉脱硝效率低。目前国内部分水泥企业进行脱硝改造将三次风管汇合点抬高,增加脱硝反应时间,对于提高脱硝效率具有明显效果。

      分解炉通风面积与三次风管通风面积的比例将影响低氮燃烧喷煤点与三次风管分解炉喷煤点的煤粉用量、及生料预分解脱酸效果。洪堡最新式低氮分解炉通风面积经适当加大,分解炉通风面积与三次风管通风面积之比由原设计的0.78提高到0.86。将分解炉加大加高,除了有利于增加低氮燃烧煤粉用量来进一步降低NOX排放,还可降低窑头煤粉用量减少热力型NOX生成量,同时确保入窑生料脱酸度高且稳定,为旋窑熟料烧成稳定奠定了基础。

    张振崑:水泥厂执行超低排放脱硝脱硫解决方案探讨

    张振崑:水泥厂执行超低排放脱硝脱硫解决方案探讨

      江西亚东五六线设计时加大了分解炉通风面积,低氮燃烧煤粉比例可以进行优化上调,通过不断尝试调整降低窑头煤粉用量,适当增加低氮燃烧煤粉比例到63.9%,在不喷氨水的条件下基本达成窑尾NOX小于400mg/Nm3目标。

      四、低氮煤粉燃烧系统+低氨脱硝复合技术达成超低排放NOX控制目标:

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