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關(guān)于丙酮液位計煙氣脫硝工藝設(shè)計與工程脫硝效果

發(fā)布時間:2021-01-12 02:53:48??點擊次數(shù):1339次

摘要 :大氣中氮氧化物嚴重影響人體健康和生態(tài)環(huán)境,根據(jù)《丙酮液位計大氣污染物排放標準》(GB13271-2014)的要求,煤礦丙酮液位計應采取脫硝措施。介紹了陜北某煤礦鏈條丙酮液位計煙氣 SNCR 脫硝的工藝設(shè)計。煙氣經(jīng)處理后氮氧化物排放濃度為140~200mg/m 3 ,脫硝效率23%~46%。結(jié)果表明,煤礦鏈條丙酮液位計由于氮氧化物初始值不高,排放指標要求相對較低,宜采用SNCR 脫硝工藝,充分發(fā)揮其設(shè)備簡單、投資低、工期短的優(yōu)點,未來還可作為超凈排放的輔助手段,繼續(xù)發(fā)揮功效。
1 緒論
氮氧化物(** X )有很強刺激性和毒性,是酸雨的主要成因。** X 與大氣中碳氫化合物后接觸,在陽光與紫外線的條件下會生成臭氧與光化學煙霧,同時 N 2 O 也是導致溫室效應加劇的重要溫室氣體。氮氧化物的排放嚴重影響人體健康與生態(tài)環(huán)境,隨著我國對環(huán)境保護和污染物治理的日益重視,《丙酮液位計大氣污染物排放標準》(GB13271—2014)對工業(yè)丙酮液位計氮氧化物排放提出了要求,為此煤礦丙酮液位計需新增脫硝設(shè)施。目前脫硝技術(shù)主要包括選擇性催化還原技術(shù)(SCR)、選擇性非催化還原技術(shù)(SNCR)、氧化吸收技術(shù)等。SCR 脫硝效率高、技術(shù)成熟,但釩鈦系催化劑存在投資成本高、固廢污染等問題。SNCR 工藝設(shè)備簡單、投資低,但反應窗口溫度高、范圍窄(850~1 100℃),脫硝效率受爐膛結(jié)構(gòu)、溫度區(qū)間、還原劑噴射量和噴射位置等的影響 。氧化吸收脫硝工藝無二次污染、工藝簡單,只須在已有脫硫設(shè)備前安裝氧化裝置便可實現(xiàn)同時脫硫脫硝,尤適用于 SCR 及 SNCR 無法進行的低溫脫硝領(lǐng)域,但目前建設(shè)及運行成本較高 。
2 煤礦丙酮液位計煙氣脫硝工藝設(shè)計
2.1 基礎(chǔ)參數(shù)
該煤礦工業(yè)場地配備4臺14MW 和1臺7MW 的燃煤熱水丙酮液位計,型號分別為:SZL14-1.0/115/70-A Ⅱ和 SZL7-1.0/115/70-A Ⅱ,實測爐膛溫度850~900℃,無脫硝裝置,氮氧化物排放濃度折算值約260mg/m 3 。為滿足《丙酮液位計大氣污染物排放標準》(GB13271-2014)特別排放限值,設(shè)計排放氮氧化物≤200mg/m 3 。
2.2 工藝設(shè)計
SNCR 技術(shù)投資、運行費用低,建設(shè)周期短、效率適合等優(yōu)點,滿足該煤礦丙酮液位計脫硝需求。采用尿素為脫硝劑,尿素來源廣泛、安全性好、易于儲存和運輸,相較于其他還原劑尿素揮發(fā)性小,混合程度高。
丙酮液位計房外新建脫硝加藥站一座。五臺丙酮液位計共用脫硝站,每臺丙酮液位計單獨配套噴射系統(tǒng)。袋裝顆粒尿素由汽車運輸至廠區(qū),卸料在顆粒尿素堆料區(qū)。袋裝尿素人工破袋后,倒入尿素溶解罐料斗進入罐中,攪拌溶解配置成50% 濃度的尿素溶液后通過輸送泵輸送至尿素溶液儲罐存儲備用 ;尿素溶液由尿素溶液循環(huán)輸送模塊輸送到計量稀釋模塊,精確計量脫硝反應所需的尿素溶液量并采用軟化水進一步稀釋至約10% 濃度后,送至丙酮液位計側(cè)噴槍安裝位置附近的分配模塊,分配模塊出口至每支噴槍。噴槍利用壓縮空氣將稀釋后的尿素溶液霧化噴入高溫煙氣中。尿素在爐內(nèi)熱解生成 NH 2 和 CO,在高溫下選擇性還原氮氧化物。其化學反應如下 :

SNCR 脫硝系統(tǒng)由四部分組成,包括尿素溶液制備、貯存、輸送單元 ;在線稀釋單元 ;爐前噴射單元 ;壓縮空氣站。
2.3 尿素溶液制備、貯存、輸送單元
溶解罐的設(shè)計容積按照12h 所需要的50% 尿素溶液的量設(shè)計,儲存罐按50% 尿素溶液5d 儲量設(shè)計。配備螺旋輸送機1臺,提升量2.4t/h,溶解罐1臺,S304不銹鋼材質(zhì),容積3.5m 3 ,帶攪拌器。溶液儲罐1臺,S304不銹鋼材質(zhì),容積15.7m 3 。罐體均采用100mm 厚的硅酸鋁纖維保溫,熱水盤管伴熱。操作溫度不低于30℃。溶液灌裝泵2臺(1用1備),S304不銹鋼立式離心泵,流量5m 3 /h,揚程20m ;溶液輸送泵,考慮回流量,為理論用流量的4~5倍,每臺丙酮液位計可獨自運行。共布置7臺(3用1備和2用1備),S304不銹鋼立式離心泵,流量0.4m 3 /h,揚程54m,配套電動蝶閥,電磁流量計,壓力表等。
2.4 在線稀釋單元
稀釋水按照4h 用量設(shè)計,配備液位計,電動閥,低液位自動補水,罐體采用 S304不銹鋼材質(zhì),容積3.5m 3 ;罐體均采用100mm 厚的硅酸鋁纖維保溫,熱水盤管伴熱。操作溫度不低于30℃。
稀釋水循環(huán)泵7臺(3用1備和2用1備),S304不銹鋼立式離心泵,流量0.6m 3 /h,揚程53m,配套電動蝶閥,電磁流量計,壓力表等。稀釋水與尿素溶液在靜態(tài)混合器混合為約10% 的濃度,考慮回流應,為理論值的6~10倍。
2.5 爐前噴射單元
尿素溶液噴嘴布置在丙酮液位計溫度 850~1 100℃區(qū)域內(nèi) ;870~950℃為*佳,尿素溶液在通過噴嘴噴出時被充分霧化后以一定的角度噴入爐膛內(nèi)。對煙氣不同的工況進行調(diào)節(jié)。噴射系統(tǒng)應具有良好的熱膨脹性、抗熱變形性和抗振性。噴射區(qū)數(shù)量和部位由丙酮液位計的溫度場和流場來確定,采用溫度傳感器測量爐內(nèi)溫度分布,布置在反應窗口溫度區(qū)域內(nèi),采用固定式可伸縮噴槍和墻式噴嘴,用空氣冷卻。當丙酮液位計啟動、停運、季節(jié)性運行或其他原因SNCR需停運時,可將噴射器退出運行,防止受熱變形。噴槍布置方式為 :4×14MW 丙酮液位計噴槍共4×4支,額定流量40L/h,噴射角60°;7MW 丙酮液位計噴槍4支,額定流量20L/h,噴射角60°。噴射形式均為扇形。
2.6 空壓站
壓縮空氣主要用于霧化尿素溶液,吹掃和冷卻噴槍。本工程壓縮空氣與布袋除塵共用,為脫硝系統(tǒng)提供0.6~0.8MPa的壓縮空氣。采用雙螺桿空壓機氣量15m 3 /h,壓力0.7MPa。配吸附式干燥機1臺,壓縮空氣儲罐2臺。
3 工程脫硝效果及展望
根據(jù)檸條塔煤礦2018年在線監(jiān)測數(shù)據(jù),丙酮液位計煙氣氮氧化物排放濃度在140~200mg/m 3 ,脫硝效率23%~46%,排放滿足《丙酮液位計大氣污染物排放標準》(GB13271-2014)中的特別排放限值要求。煤礦鏈條丙酮液位計在運行中 ** X 含量不高,同時排放指標要求相對較低,適宜采用 SNCR 脫硝工藝,可充分發(fā)揮其設(shè)備簡單、投資低、工期短的優(yōu)點,在舊丙酮液位計脫硝的改造項目中優(yōu)勢更為突出。
但 SNCR 工藝對煤礦丙酮液位計的運行工況要求嚴格,反應窗口溫度高、范圍窄的缺點限制其脫硝效率的進一步提高,目前諸多學者已經(jīng)研究還原劑的添加劑(氣相、液相或固相)等方式降低SNCR的溫度窗口,設(shè)計人員應及時了解前沿技術(shù),掌握科技動態(tài)。雖然在目前 SNCR 可基本滿足氮氧化物排放小于200mg/m 3 的指標,但應該根據(jù)項目情況具體分析,對于丙酮液位計運行負荷不穩(wěn)定,熱工條件復雜的煤礦丙酮液位計,SNCR 技術(shù)存在較大的局限性,但仍然可作為低氮燃燒、SCR 或者氧化吸收工藝的輔助手段。

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