水泥窯六級預熱器配套高溫高塵SCR反應器布置方法

本文對比研究了水泥窯六級預熱器配套高溫高塵SCR反應器的三種布置方式的煙氣管道長度、熱損失和阻力。結果表明，將SCR反應器布置在窯尾余熱鍋爐上方，可以減小從預熱器到SCR反應器管道的距離，從而減少煙氣溫降，減少熱損耗，減小管道阻力，能更好地改善六級預熱器出口廢氣溫度低，不利于催化劑反應的問題，同時降低系統(tǒng)阻力，減少能耗。1、生產情況介紹我公司現有三條熟料生產線，其中一線熟料生產線為2?000t/d新型干法水泥生產線，于2008年6月份投產，工藝裝備相對落后，即將進行淘汰；二線熟料生產線為4?000t/d新型干法水泥生產線（帶15MW余熱發(fā)電），于2010年6月份投產，生料磨為TRMR53.4輥式磨，回轉窯窯型為Φ4.8m×74m，2019年配套建成水泥窯協(xié)同處置生活垃圾和污泥項目，2021年建成水泥窯協(xié)同處置危廢項目，2022年建成高溫高塵SCR脫硝系統(tǒng)；三線熟料生產線為2?000t/d新型干法熟料生產線（帶6MW余熱發(fā)電），于2012年10月份投產，生料磨為輥壓機終粉磨系統(tǒng)（TRP180-170輥壓機），回轉窯窯型為Φ4.4m×52m，2021年建成水泥窯協(xié)同處置危廢項目，2023年初進行超低排放及節(jié)能技改，將五級預熱器改為六級預熱器，在窯尾鍋爐上方增加SCR反應器。2、項目實施的必要性環(huán)保政策日趨嚴格，監(jiān)測技術逐步提高，對排放綜合治理能力提出更高要求。環(huán)保政策要求水泥企業(yè)在規(guī)定期內完成生產線的超低排放改造，實現顆粒物≤10mg/Nm3，SO2≤30mg/Nm3，NOx≤50mg/Nm3，氨逃逸≤8mg/Nm3。政府督查組重點督導檢查各個企業(yè)的氨逃逸問題，明確要求不能達標的企業(yè)一律不能生產。有專項政府通知要求加大氨逃逸治理力度，水泥、平板玻璃企業(yè)脫硝系統(tǒng)氨排放濃度不得高于8mg/Nm3。地方市環(huán)保局召集相關企業(yè)負責人召開局長座談會，要求各水泥企業(yè)要加快脫硝設施提升改造進度，指定專人負責、倒排工期、掛圖作戰(zhàn)，確保2023年開工前全部完成SCR脫硝設施建設。如SCR超低排放項目單獨實施，系統(tǒng)阻力將增加600Pa以上，導致能耗升高。為契合高質量發(fā)展要求，避免重復投資，結合GB16780—2021能耗限額一級標準，需要對預熱器進行高標準節(jié)能降阻改造。《建材工業(yè)鼓勵推廣應用的技術和產品目錄（2022本）》中，推薦預熱器及預分解系統(tǒng)升級改造時采用六級高效預熱器系統(tǒng)。綜上所述，我公司于2023年初對三線進行超低排放及節(jié)能技改項目。3、技改主要內容技改主要內容：預熱器五級改為六級，預熱器各級進行降阻改造；超低排放SCR脫硝系統(tǒng)采用高溫高塵SCR脫硝技術對煙氣進行治理。新建SCR反應器，氨水通過噴射模塊噴入C1至C0煙道，氣化后和煙氣充分混合，進入SCR反應器，經催化脫硝后，進入余熱發(fā)電窯尾鍋爐?？紤]到出預熱器煙氣溫度和管道阻力問題，將SCR反應器布置在窯尾余熱鍋爐上方，以減少預熱器到SCR反應器管道距離，最大程度減少管道阻力和溫降。SCR反應器進口設有電動閥門，在SCR系統(tǒng)臨時檢修時可通過原有旁路而不影響窯系統(tǒng)運行。煙氣中的粉塵經過吹灰器吹掃、窯尾鍋爐，匯總至現有輸灰系統(tǒng)。整個脫硝系統(tǒng)由SCR反應器、進口煙氣管道噴氨系統(tǒng)、催化劑、吹灰系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等組成。為防止催化劑積灰、堵塞、減少壓降，保障反應順利進行，在催化劑上部設置清灰裝置，選用聲波吹灰加耙式熱空氣吹灰器。整個脫硝反應器在進口和出口及催化劑位置安裝有溫度、壓力、流量、煙氣成分等檢測設備、探頭，從而保證整個系統(tǒng)運行數據的實時自動化、可視化。4、高溫高塵SCR反應器布置方案按照常規(guī)做法將高溫高塵SCR反應器布置在窯尾余熱鍋爐旁，SCR反應器混凝土框架高6m，SCR反應器進口管道在預熱器出口管道105m處引管道至SCR反應器頂部35m處，出口管道由SCR反應器10.8m處引管道至窯尾余熱鍋爐頂61.5m處，SCR進口管道長70m，出口管道長50.7m，總長120.7m。方案一布置見圖1。圖1方案一布置圖將高溫高塵SCR反應器布置在窯尾余熱鍋爐旁，為減少反應器進出口管道長度，將SCR反應器混凝土框架加高至40m，SCR反應器進口管道在預熱器出口管道105m處引管道至SCR反應器頂部69m處，出口管道由SCR反應器44.8m處引管道至窯尾余熱鍋爐頂61.5m處，SCR進口管道長36m，出口管道長16.7m，總長52.7m。方案二布置見圖2。圖2方案二布置圖進一步減小反應器進出口管道長度，將SCR反應器直接安裝在窯尾余熱鍋爐上方，SCR反應器進口管道在預熱器出口管道105m處引管道至SCR反應器頂部86m處，沒有出口管道，SCR反應器灰斗直接引至窯尾余熱鍋爐頂，SCR進口管道長19m，出口管道長0m，總長19m。方案三布置見圖3，現場見圖4。圖3方案三布置圖圖4高溫高塵SCR方案三現場圖片通過對比SCR進出口管道總長度，方案一120.7m，方案二52.7m，方案三19m。綜合考慮系統(tǒng)阻力和溫降，顯然方案三更適合六級預熱器配套高溫高塵SCR反應器的布置方法。5、實施效果項目于2023年4月份完成建設，調試運行后NOx排放濃度32mg/Nm3，氨逃逸濃度3mg/Nm3，SCR系統(tǒng)總阻力530Pa，系統(tǒng)溫降3℃，氨水消耗2.88kg/t。6、結束語針對六級預熱器配套的高溫高塵SCR反應器布置在窯尾余熱鍋爐上方能很好地解決溫降和管道阻力問題。項目實施后，NOx和氨逃逸可獲得