水泥SCR鉴定——研制工作总结报告6.3A.docx

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1、一、概况14二、项目研究目的16三、项目技术领域、主要内容、结构、特点、主要性能参数16（-）项目技术领域及内容16（二）项目的主要结构及特点17（三）主要性能参数与指标21（四）技术特点及适用范围 22四、项目研究过程23（一）项目总体研制计划23（二）前期调研与方案可行性分析23（三）总体方案与工艺技术路径33（四）项目设计与示范工程建设36（五）项目调试与运行42（六）工业运行与后续检测45（七）研究成果情况46（A）其它说明47五、项目解决的难点与创新点48六、国内同类研究及技术对比69七、质量保证措施 70八、结论72一、概况目前我国有新型干法生产线约1700多条，2015年的全国水

2、泥总产量23. 48亿吨，产能利用率降到65%o水泥工业NOx排放总量约为240万吨，占NOx总排放量的1012%占工业行业排放量约30%o水泥工业大气污染排放标准GB4915-2013要求现有与新建水泥企业NOx排放W400 mg/Nm3,重点地区调整到320mg/Nn?。许多省市都出台了更加严格的地方标准，例如北京要求：N0x200mg/Nm3；重庆要求：N0x250 mg/Nm；，o在国家环保新标准日趋严厉的现状下，水泥行业面临巨大NOx的减排压力。水泥窑已有的低氮燃烧、分解炉分级燃烧技术以及SNCR脱硝技术，NOx减排水平3060%, NOx排放2300 mg/Nm3,难以满足日趋严格

3、的国家环保排放标准要求，据国内外专业环保机构多年研究和试验情况分析，水泥工业要达到NOx150 mg/Nn?的排放标准，采用SCR脱硝技术将是必由之路。但是单独采用SCR脱硝技术存在投资费用高等问题，利用现有SNCR装置，采用SNCR+SCR复合脱硝装置可以解决以上难题。虽然SCR脱硝技术在燃煤电站锅炉的使用已经比较成熟，但水泥工艺特点和烟气工况条件与电厂有较大差别，因此水泥工业无法直接照搬电厂SCR技术。SCR反应器在水泥窑炉的布置方式、反应条件等需要系统的研究，催化剂体系结构及孔道尺寸等需要根据实际工程中烟气的流量、污染物浓度和含灰量等确定。SCR技术在水泥窑的应用研究最早可以追溯到上世纪

4、七十年代。1976年日本Zosen公司在两个预热器窑和一个湿法窑上进行了中试，每个窑的运行时间为5400ho SCR反应器安装在静电除尘之前，利用辅助加热设备将烟气加热到所需温度，气流约3000Nm7min, NOx脱除率能够达到98%。1996年，瑞士的Elex公司在奥地利Kirchdorf水泥厂安装了 SCR中试装置，进行了为期两年的中试实验。他们的布置方式是将SCR反应器安装在除尘器之前，烟气温度约300400,含尘量约80g/m3o SO?浓度为150300mg/Nm3。入口处的NOx浓度为640哨/酮:经过催化剂之后能减小到100mg/Nn?以下，氨逃逸低于5mg/Nm3o上述的中试

5、结果证明SCR技术在水泥窑脱硝上是可行的。目前，SCR脱硝技术应用于水泥生产中的实际案例并不多，只有国外几家企业：2000年，德国的Solnhofen水泥厂安装了全球第一套SCR装置。该厂采用预热器水泥窑，生产能力为1800t/do该套SCR系统采用高尘布置，使用25%的氨水溶液作还原剂。SCR反应器配备6层催化剂，但只使用其中的三层，反应器入口处NOx浓度约1050鸣。抗经过三层催化剂后，浓度下降到200mg/Nn?,脱硝率达80%,且氨逃逸率小于lmg/n?。直到2006年1月，催化剂需要进行更换，该SCR系统停用。2006年，意大利Monselice水泥厂2400t/d的生产线上投入运行

6、1套高尘法SCR系统，该系统的设计是类似Solnhofen工厂。该窑的烟气流量为130000Nm7h,粉尘浓度100g/Nm3,烟气温度为320350。入口处的NOx浓度为12001400mg/Nn?,经过SCR脱硝装置之后NOx下降到200-400mg/Nm3oElex AG公司于2010年，在德国Mergelstetten水泥厂投入试运行1套高尘SCR系统，该窑为24003000t/d生产线。2011年脱硝系统正式运行后，能稳定控制氮氧化物排放量在200mg/Nni以下。此外,还有20n年3月投产于德国Rohrddorf市的Sudbayer水泥厂（SPZ）,因这是一家老厂的全面升级技改工程

7、，该SCR系统仍处于研究性调试阶段。科行环保率先于2007年开始水泥炉窑SNCR烟气脱硝装置的研发和工业化试验，2012年在国内首次将水泥窑SNCR技术应用于陕西声威水泥有限公司2500t/d生产线上，开启水泥窑SNCR脱硝的序幕。该技术于2013年通过了由工信部组织的科技成果鉴定，该技术主要技术经济指标达到国际先进水平。为应对未来更趋严峻的NOx减排技术需求，联合日本揖斐电株式会社（IBIDEN CO., LTD）,共同试验中温高尘催化剂的应用，成功实施国内首条水泥窑中低温高尘SNCR+SCR复合脱硝示范工程一一东吴水泥有限公司（股票代码：00695） 2500t/d烟气复合脱硝工程。该项目

8、于2015年11月经苏州市华测检测技术有限公司检测，各项指标均远低于国内水泥行业排放标准，关键技术填补了国内空白，且在技术上可行、经济上合理、适合我国水泥行业发展现状，在国内水泥行业市场的推广前景广阔。二、项目研究目的随着空气环境污染压力的不断加剧，国家对水泥工业大气污染物排放标准必将收严。因此，实现水泥行业氮氧化物低标准排放治理，是我国水泥行业大气污染物减排治理的发展方向。本项目研究的主要目的：(1)响应国家环境治理超低排放要求，开发出符合政策要求的水泥窑NOx超低排放技术与装备；(2)探索高尘烟气对SCR脱硝系统中催化剂性能的影响；(3)解决单一水泥SNCR技术存在的效率低和运行成本高等问

9、题。三、项目技术领域、主要内容、结构、特点、主要性能参数(一)项目技术领域及内容因现有水泥生产线基本上都建设了 SNCR脱硝系统，为了充分降低系统投资达到低标准排放的目的，可以利用原有SNCR系统，建设低投资的SCR系统组成复合脱硝系统。氮氧化物复合脱硝控制技术由SNCR脱硝技术及SCR脱硝技术两大部分组成，属于大气污染物防治领域。技术内容涉及多个方面，其中SNCR脱硝技装置包括脱硝还原剂存储系统、还原剂输送计量系统、喷射系统；SCR脱硝装置包括气流均布装置、还原剂喷射装置系统、反应器系统、清灰防堵系统、电气控制系统等，本项目SNCR+SCR复合脱硝技术主要从以下几方面进行研究：(1)适用催化

10、剂的试验与选择。研究水泥窑高尘、高氧化钙浓度状态下，催化剂的抗磨损、抗中毒、防堵塞特性，选择出适用的催化剂；(2)开发SNCR与SCR氨水喷射智能分配控制系统。通过改进、优化还原剂输送计量调控系统，来实现微量氨水稳定精细化调控与计量，采用“多级联控”控制技术，实现还原剂的喷射量跟随NOx浓度波动，实时精细化调节，降低了运行成本;（3）研究高尘烟气导流、整流、混合方案，并对性能进行优化。通过CFD流场模拟、实体模拟技术，试验对比导流板、整流格栅、烟气混合器的设计，满足高尘烟气状态下烟尘和烟气的均匀分布以及还原剂均匀混合的效果；（4）研究适用于水泥窑工况特点的SCR反应器；（5）研究喷氨方式对脱硝

11、效率的影响及优化方案；（6）研究吹灰方式、介质对催化剂及脱硝效率的影响及优化方案。（二）项目的主要结构及特点SNCR+SCR复合脱硝系统主要由还原剂制备存储系统、循环输送计量系统、分配系统、喷射系统、气流均布装置、反应器、清灰防堵系统、电气控制系统等组成。（1）还原剂制备存储系统还原剂制备存储系统包括氨水储罐。储罐材料采用不锈钢制作，立式结构，装有液位计。另外还包括氨水卸载泵、氨水输送泵、废液排出泵以及相关的仪表阀门。该系统具有占地面积小、氨水集中管控，有效减少危险源，输送管路短的特点。（2）循环输送计量调控系统从氨水储存区出来的氨水分为两路。一路进入SNCR系统的分解炉；另一路进入SCR系统

12、。在SCR系统有专为还原剂的持续循环和计量调控而设计的装置。主要包括脉冲隔膜计量泵、流量变送器、背压阀组、脉冲阻尼器、用于控制压力的控制阀和压力传送器以及压力表和压力开关等组件，主要用于氨水输送计量与调节，带整体基座。T瞅管珞wnT图1 SCR循环输送计量模块图（3）分配系统分配模块主要由流量调节阀、压力表、转子流量计等组成。分配模块用于控制SNCR分解炉喷射区和SCR反应器喷氨格栅处的还原剂流量。喷枪采用独立的流量和压力控制系统，通过调整喷枪氨水的流量及压缩空气的压力，实现灵活可调的分配效果。（4）喷射系统喷射系统由喷枪、压缩空气罐、调压阀等组成。每一个喷射器组件都具有适合的尺寸和特性，保证

13、达到必须的NOx减排所需的流量和压力。喷射器全部用不锈钢制造，喷嘴头和冷却护套一般是3/4”管材。具有耐高温，分散度高、雾化效果好的特点。图3喷枪喷射效果图（5）气流均布装置烟气从预热器Ci出来后进入SCR处理系统，为保证气流流场稳定，该系统经过CFD流场模拟，设置了整流装置及气流均布板。图4气流均布装置（6）反应器系统SCR反应器主要由反应器壳体、催化剂布置层组成。反应器壳体是影响NOX/NH3的混合效果和烟气均匀分布的核心部件，为保证较为理想的反应条件，在设计上考虑了加固、防振、载重、密封、抗拉、抗压、隔热等因素。催化剂的布置考虑烟气流向及特性，综合考虑了合适的空间速度，催化剂结构和形式,

14、合理的催化剂层距、过气孔隙面积和过气孔隙密度后按n+1层布置进行考虑。图5 SCR反应器（7）清灰防堵系统出预热器C1的烟气粉尘浓度大，为80120g/Nm3左右，且粉尘中碱土金属含量高，如不及时清理易造成催化剂搭桥堵塞。本系统设置了热风吹灰和声波吹灰，可有效清除粉尘堵塞。图6热风吹灰器图7声波吹灰器（8）电气控制系统SCR烟气脱硝控制系统依据确定的NH3/NOX摩尔比来提供所需要的还原剂流量，一般来讲通过SNCR初级控制后，进入SCR反应器的NOx浓度约在350-400mg/Nm3左右，根据其浓度和烟气流量的乘积产生NOx流量信号，此信号乘上所需NH3/NOx摩尔比就是基本氨气流量信号，根据烟气脱硝反应的化学反应式，氨和NOx进行反应。摩尔比的决定是在现场测试操作期间来决定并记录在还原剂流控制系统的程序上。所计算出的还原剂流需求信号送到控制器并和真实还原剂流的信号相比较，所产生的偏差信号经过多级反馈调控来修正，实现及时准确控制。图8控制系统此外，通过计算机与各电气元件之间的相互通讯与控制，实现如下功能：a）显示SCR、SNCR整套系统流程图及运行状况；b）实时显示/记录排放NOx、氧浓度、流速等烟气工况条件；c）实时显示/记录喷氨流量与脉冲隔膜计量泵的频率变化曲线图。d）各种故障的实时显示和历史记录e）智能化控制：自动泄压保护系统功能，自动调节喷氨量等智