SNCR脱硝技术在陶瓷行业的应用

SNCR脱硝技术在陶瓷行业的应用脱硝技术在陶瓷行业的应用摘要：摘要：选择性非催化还原脱硝（SNCR）技术因其系统简单、操作方便、运行成本低等优势，在中小窑炉中得到了较为广泛的应用，但在陶瓷烟气治理中还未见报道。以SNCR技术在某陶瓷行业的应用为例，介绍和分析了SNCR脱硝技术、系统组成模块化以及反应温度、氨氮摩尔比、混合程度、停留时间等关键因素对脱硝效率的影响，为类似的工程设计提供参考和借鉴。2013年以来，我国雾霾天气持续严重，严重威胁着人民群众的身体健康，成为迫切需要解决的环境问题，从中央政府到地方政府不断加大了对治霾、工业生产节能减排工作的力度。2013年9月10日，国务院发布了《大气污染防治行动计划》，再度对工业企业大气环境治理提出了具体要求。建筑卫生陶瓷工业属于原料消耗型、燃料消耗型产业，生产过程中会排放大量的二氧化硫、氮氧化物及粉尘等污染物。2010年开始执行的《陶瓷工业污染物排行标准》（GB25464-2010）[1]对喷雾塔、烧成窑的污染物排放指标提出了严格要求。2014年4月1日开始实施的《建筑卫生陶瓷行业准入标准》再次明确了粉尘、二氧化硫、氮氧化物等主要污染物的排放要求。选择性非催化还原（SelectiveNon-CatalyticReduction，简称SNCR）脱硝是一种成熟的NOx控制处理技术，系统相对简单，脱硝效率能达到50%，已在水泥行业得到了较广泛的应用。国内关于陶瓷烟气脱硝的研究报道甚少，文章以某陶瓷企业的SNCR脱硝系统为例，介绍了SNCR技术、系统组成模块化以及反应温度、氨氮摩尔比、混合程度、停留时间等关键因素对脱硝效率的影响，为陶瓷行业的SNCR脱硝提供指导和借鉴。1脱硝机理脱硝机理SNCR脱硝技术是把炉膛作为反应器，在没有催化剂的条件下，将还原剂氨水（质量浓度20%～25%）或尿素经稀释后通过雾化喷射单元喷入热风炉或隧道窑内合适的温度区域（850℃~1050℃），雾化后的还原剂将NOx（NO、NO2等混合物）还原，生成氮气和水，从而达到脱除NOx的目的。还原NOx的主要化学反应为：4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O上述反应中第一个反应是主要的、占主导地位，因为烟气中几乎95%的NOx以NO的形式存在，在没有催化剂存在的情况下，这个反应只在很狭窄的温度窗口（850℃~1050℃）进行，表现出选择性，此时的反应就是SNCR的温度范围。2系统模块化系统模块化通常使用氨水、尿素作为还原剂，氨水的反应更直接，有着较高的NOx去除率、较低的氨逃逸和较高的化学反应效率；尿素反应更复杂，有着较高的氨逃逸率和较高的CO生成量。根据这两种还原剂的理化性质，综合考虑其运输、储存环境以及设备投资、占用场地、运行成本、安全管理及风险费用等因素，该企业采用氨水做还原剂。SNCR脱硝系统主要由氨水接收与储存系统、水输送与混合系统、计量分配与喷射系统、压缩空气系统、PLC自动控制系统、安全防护系统等组成，这些系统采用撬装一体化设备生产，形成模块化、标准化，从而提高系统集成和设备可靠性，减少现场加工制作，缩短工期，降低成本。SNCR脱硝工艺流程见图1。2.1氨水接收与储存系统氨水接收与储存系统外购的还原剂运输至厂区后，通过管道连接到预留接口，然后开启入口阀，完全打开后，启动卸氨泵，延时30s后，开启泵的出口阀将槽罐车内的氨水输送至氨水储罐中。根据氨水储罐的液位反馈，到达一定液位或者罐车的氨水输送完成时，关闭卸氨泵的出口阀，然后停止卸氨泵，再关闭入口阀。由于罐区的占地面积较大，根据场地的实际情况综合考虑。罐区主要布置氨水储罐、氨气吸收罐和稀释水罐，氨水储罐的设计满足3天脱硝系统用量要求。为避免罐内过压或真空，罐顶安装呼吸阀；储罐设液位、温度监测，通过液位变送器实现就地及远程连续监测。由于氨水易挥发，氨水储罐内的氨蒸气通过呼吸阀、中间连通管道连接至氨气吸收罐，氨蒸气可被水吸收，防止氨气泄露。罐区上方设有挡棚，四周敞开；罐区四周设有混凝土围堰及排水沟，防止氨水泄漏时向罐区四周厂区溢流扩散。氨水接收系统模块见图2。2.2氨水输送与混合系统氨水输送与混合系统来自罐区的氨水和稀释水分别通过输送泵输送至混合系统，从而最终被输送至喷射系统。氨水输送系统主要由两台多级离心泵、回流控制系统、压力和流量检测系统及相应阀组组成。稀释水输送泵及其控制系统所含设备与氨水相同。整个系统布置在罐区附近，与罐区共用防护棚。由于外购氨水浓度相对较高，为提高氨水的利用效率，需对氨水加水稀释。氨水和稀释水分别由两个独立管路进入混合系统，且两流体的流量可根据实际所需喷氨量进行任意浓度的调配，最终被同时输送至静态混合器内，利用静态混合器的强湍流扰动特性，将氨水与稀释水充分混合均匀。氨水输送和混合系统模块见图3。2.