?以遼寧海城某耐火材料生產(chǎn)企業(yè)隧道窯煙氣脫硝超低排放改造項(xiàng)目為例,介紹了一種變溫?zé)崃炕厥帐綗煔饷撓跫夹g(shù)。該技術(shù)利用熱風(fēng)爐加熱爐窯尾部煙氣,將煙氣溫度提升至適合催化劑的反應(yīng)溫度,氮氧化物實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放.脫硝后的凈煙氣利用高效換熱器與隧道窯出口煙氣換熱,有效回收了煙氣中的熱量,提高了脫硝系統(tǒng)進(jìn)口煙氣溫度,從而達(dá)到了降低排煙溫度、節(jié)約脫硝煙氣升溫消耗、實(shí)現(xiàn)污染物減排的目標(biāo)。同時(shí)兼具良好的環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

1、變溫?zé)崃炕厥帐綗煔饷撓跫夹g(shù)

工業(yè)爐窯排煙溫度低，煙氣中的氮氧化物含量高，傳統(tǒng)的脫硝工藝難以找到適合的反應(yīng)溫度窗口。為了實(shí)現(xiàn)最佳的脫硝效果，需要對(duì)煙氣進(jìn)行升溫。本技術(shù)采用一種變溫?zé)崃炕厥帐綗煔饷撓豕に?，與傳統(tǒng)的煙氣脫硝工藝相比較，該技術(shù)是通過(guò)熱量補(bǔ)償和尾部煙氣熱量回收兩種途徑，使得自進(jìn)氣管道引入的不同溫度的煙氣溫度提升穩(wěn)定在目標(biāo)催化劑的最佳使用溫度，從而得到高效穩(wěn)定的脫硝效果。變溫?zé)崃炕厥帐綗煔饷撓跫夹g(shù)適用于各種排煙溫度較低的工業(yè)爐窯煙氣脫硝，可以滿足各種排煙溫度。通過(guò)溫度補(bǔ)償、熱量回收手段，降低了排煙溫度、回收煙氣中的余熱、減少了煙氣升溫能耗、提高了脫硝效率。

2、工程概況及改造技術(shù)方案

2.1工程概況及項(xiàng)目設(shè)計(jì)條件

遼寧海城市某耐火材料公司現(xiàn)有2條100m隧道窯，單條窯排煙溫度200～250E，煙氣量35000m3／h，現(xiàn)出口NOx，排放濃度500mg／m3，SO2排放濃度30mg／m3，粉塵排放濃度10mg／m3。為達(dá)到超低排放要求，擬在隧道窯廠房外增設(shè)1臺(tái)煙氣脫硝裝置，采用2條窯共建一套的處理方式，采用變溫?zé)崃炕厥帐綗煔饷撓跫夹g(shù)。

2.2脫硝技術(shù)對(duì)比

海城市菱鎂礦占中國(guó)儲(chǔ)量的61.8％，世界儲(chǔ)量的18％，依托豐富的菱鎂礦資源優(yōu)勢(shì)，當(dāng)?shù)卮罅Πl(fā)展鎂制品深加工工業(yè)，其中鎂砂窯、鎂磚窯是制造優(yōu)質(zhì)耐火材料的重要設(shè)備。以鎂砂窯為例，排放的污染物主要為粉塵、SO2和NOx。其中粉塵的排放濃度200～400mg／m3，多采用多管除塵、布袋除塵工藝。S02排放濃度100～500mg／m3，NOx排放濃度多數(shù)小于150mg／m3，但在后英高純窯氮氧化物排放濃度多數(shù)達(dá)到3223mg／m3。

隧道窯是一種連續(xù)性工作爐窯，窯車載著物料沿軌道從窯頭向窯尾運(yùn)行完成物料焙燒過(guò)程，分為預(yù)熱帶、燒成帶和冷卻帶三個(gè)部分，其中燒成帶燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔鈺?huì)有氮氧化物產(chǎn)生。在2017年前企業(yè)開展脫硫和脫硝治理較少，但隨著環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)格，相關(guān)污染物的治理勢(shì)在必行。

目前常見的煙氣脫硝工藝主要分為還原法和氧化法。氧化法脫硝使用臭氧、次氯酸鈉、雙氧水作為脫硝劑，運(yùn)行費(fèi)用高，且產(chǎn)生的副產(chǎn)物造成的二次污染難以處理，使用較少。還原法主要為選擇性非催化還原SNCR和選擇性催化還原SCR工藝，SNCR工藝簡(jiǎn)單、投資較低但脫硝效率60％左右，超低排放指標(biāo)難以滿足。SCR工藝成熟，效率大于90％，應(yīng)用廣泛，但受催化劑溫度窗的影響，在工業(yè)爐窯上應(yīng)用較少。

本次改造主要解決反應(yīng)溫度的問題，通過(guò)熱量補(bǔ)償?shù)姆绞剑瑢⑦M(jìn)入脫硝反應(yīng)器的溫度升至280C以上。同時(shí)回收尾部煙氣熱量，節(jié)約升溫能耗，實(shí)現(xiàn)高效脫硝。

2.3工藝方案介紹

隧道窯煙氣脫硝工藝流程見圖1。隧道窯排煙溫度200。C，經(jīng)換熱器換熱升溫至300。C，在混風(fēng)室熱風(fēng)爐燃燒產(chǎn)生的高溫?zé)煔馀c換熱后300。C的煙氣混合，煙溫提升到320。C，滿足脫硝反發(fā)生的條件。脫硝后的煙氣溫度因熱損失，溫度降到310。C左右，經(jīng)換熱器降至180。C后排人大氣。整個(gè)工藝?yán)脫Q熱升溫，比直接升溫節(jié)約燃料83％。隧道窯煙氣脫硝設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。

圖1

2.4運(yùn)行效果分析

項(xiàng)目建成后，系統(tǒng)試運(yùn)行時(shí)間為2018年11月10～17日，共計(jì)168h。如圖2所示，在試運(yùn)行期間，入口NO，濃度400～450mg／Nm3，出口NO，日平均濃度35～50mg／Nm3，脫硝效率穩(wěn)定，系統(tǒng)運(yùn)行狀況正常，能夠滿足氮氧化物超低排放的標(biāo)準(zhǔn)。

圖2

對(duì)系統(tǒng)氮氧化物減排量和燃料耗量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖3所示。試運(yùn)行時(shí)間為168h，NOx小時(shí)平均減排量14．7kg／h，天然氣耗量平均41．75Nm3／h。

圖3

3、節(jié)能減排效果

3.1節(jié)能效益

根據(jù)本項(xiàng)目實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，采用一種變溫?zé)崃炕厥帐綗煔饷撓豕に?，用于煙氣升溫的天然氣耗量?3.8Nm3／h，采用直接升溫法天然氣耗量為262.5Nm3／h。按照當(dāng)?shù)靥烊粴?元／Nm3計(jì)算，系統(tǒng)運(yùn)行30d節(jié)省的天然氣費(fèi)用約為47.2萬(wàn)元，一個(gè)月即可收回高效換熱器的投資。

3.2減排效益

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)煙氣量?0000m3／h，折算標(biāo)準(zhǔn)工況39216Nm3／h，入口NO。濃度500mg／m3，出口NO。濃度<50mg／m3，脫硝效率90％，NO。減排量約為14．7kg／h。該系統(tǒng)回收煙氣余熱，減少了天然氣的耗量，也相應(yīng)地減少了廢氣的排放量。同時(shí)采用的SCR脫硝工藝，脫硝產(chǎn)物為氮?dú)夂退瑢?duì)環(huán)境沒有二次污染，不產(chǎn)生新的固廢和水體污染，工藝簡(jiǎn)單、環(huán)境友好，達(dá)到了很好的節(jié)能減排效果。

工程實(shí)踐表明采用一種變溫?zé)崃炕厥帐綗煔饷撓豕に噷?duì)隧道窯排放的高污染濃度的低溫?zé)煔膺M(jìn)行處理，可以有效的回收排放煙氣的熱量，熱風(fēng)爐升溫20℃，比直接升溫法節(jié)約燃料能耗83％，有效地降低了脫硝的運(yùn)行費(fèi)用。采用SCR工藝，在適宜的溫度窗口和催化劑的作用下，脫硝效率達(dá)到90％，凈化了煙氣、減少NO。的排放，對(duì)于緩解企業(yè)壓力、改善空氣質(zhì)量，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。