2000t/d水泥熟料生產線脫硝改造專案實施方案和施工計劃
建材有限責任公司2000t/d水泥熟料生產線脫硝改造專案實施方案和施工計劃
一、專案概況
1、專案名稱:2000t/d水泥熟料生產線脫硝改造專案
2、專案改造依據:根據兵團環保局《關於對兵團水泥行業氮氧化物排放企業限期治理的通知》(兵環發[2014]74號)精神,要求公司2000t/d水泥熟料生產線在2014年8月底前完成脫硝改造,氮氧化物排濃度(以NO2計)滿足水泥工業大氣汙染排放新標準(GB4915-2013)。
3專案改造內容:採用選擇性非催化還原(SNCR)技術,對水泥窯煅燒過程中氮氧化物進行還原反應生成氮氣和水,反應溫度在900-1050ºC之間進行,最佳反應溫度950ºC。因此,在水泥窯窯尾系統中只有分解爐出口處是此溫度範圍,所以此專案的所選位置和使用還原劑-氨水的量至關重要。
4、專案改造效果情況:根據相關資料介紹SNCR脫硝技術可以把NOx降低40-60%,這樣我公司的NOx排放濃度可達到400mg/Nm3左右,基本上可滿足國家新標準的要求, NOx排放量的減少,較好地改善空氣質量,對我國“十二五”氮氧化物減排起到積極作用。
另外,該專案不產生企業經濟效益,反而要增加公司的執行成本,噸產品成本要增加4-5元,每年公司新增成本200萬元左右。
5、SNCR脫硝設施請裝置生產專業單位幫助現場設計、指導安裝、除錯和試執行。
二、專案技術方案
1、氮氧化物排放基本原理
氮氧化物在水泥生產中由煤燃燒過程產生。煤燃燒過程中,依據氮氧化物生成機理不同區分為三種類型號:(1)燃燒與空氣中的N2在高溫條件下氧化生成的熱力NOx;(2)燃料中的有機氮化合物在燃燒過程中被氧化形成的燃料NOx;(3)在碳氫集團反應過程中形成的中間產物和N2反應形成的快速NOx。
水泥生產過程中,迴轉窯和分解爐是兩個主要的熱工裝置。分解爐主要完成生料的碳酸鹽分解過程,分解後產物進入迴轉窯,進行高溫煅燒,形成水泥熟料。在整個生產過程中,大約60%的煤粉進入分解爐,爐內的溫度一般在850-1000ºC範圍內, 在此溫度下,基本可以不考慮熱力NOx形成,主要是燃料NOx。迴轉窯內主要是煅燒時物料的熔融和重結晶過程,物料溫度必須超過1400ºC,因此,通常水泥窯主燃燒器的火焰溫度控制在1800-2000 ºC之間,這樣在迴轉窯內熱力NOx和燃料NOx均有較多的形成比例,其中尤以熱力NOx為主。控制NOx的排放應當著眼於水泥迴轉窯及分解爐系統的低NOx的技術的應用。
2、主要方案選擇及SNCR技術說明
採用選擇性非催化還原(SNCR)技術,將氨水在一定條件下與煙氣混合反應,實現降低系統NOx排放50%左右。
SNCR技術屬於燃燒後控制技術,是將氨水或尿素等氨基物質在一定條件下與煙氣混合,在不使用催化劑的情況下將氮氧化物還原為無毒的氮氣和水。
氨水還原氮氧化物總的化學反應為:
4NH3+4NO+O2 4N2+6HO2
4NH3+2NO2+O2 3N2+6HO2
8NH3+6O2 4N2+12HO2
氨水噴射的過程對於噴入點的煙氣溫度水平非常敏感,一般認為合適的溫度為800-1100 ºC,也就是所謂的“溫度視窗”。一般來講影響SNCR反映的關鍵因素有:反應溫度、氨氮(NH3/NO)摩爾比、氮氧化物初始濃度、煙氣中的O2濃度、停留時間等因素。
3、選擇性非催化還原技術方案
SNCR系統主要裝置都進行模組化設計,主要有氨水儲存系統,氨水溶液偉傳輸模組以及氨水溶液噴射系統組成。工藝流程圖、主機裝置表見後。SNCR系統主要裝置佈置在窯尾平臺上即可,氨水罐可以分佈在生料均化庫旁。##
1)氨水儲存系統
作為還原劑的氨水,被溶解制備成特定濃度的氨水溶液,氨水溶液在噴入系統之前,先經過氨水溶液噴射系統的精確計算分配至每個噴槍,然後經噴槍噴入系統,進行脫硝反應。氨水運送到現場後,進入氨水儲存罐儲備。氨水儲罐的容積足夠儲存脫硝系統執行10天以內所需要的氨水量。
2)氨水傳輸模組
氨水溶液輸送泵採用離心泵,輸送泵設有備用泵,對於輸送供給系統,輸送泵應採用2×100%方案考慮。為避免雜物對泵體及噴嘴的損壞,氨水儲罐到輸送泵入口設有濾網。
3)氨水溶液噴射系統
噴射系統要保證氨水溶液和煙氣混合均勻,設定流量調節,能根據煙氣不同的工況調整氨水流量。噴射系統要具有良好的熱膨脹性、抗熱變形性和抗振性。
主要裝置:控制系統、噴槍、儲氣罐。
三、投資執行成本
1)主機裝置:氨水儲罐2臺;氨水輸送泵4臺(一備一開);控制系統1套;噴槍6支;儲氣罐1個;關聯DCS裝置1套。
2)專案投資:預算總投資約300萬元。資金來源:向上級部門(單位)申請支援和銀行貸款。
3)執行成本:
主要是噴頭更換、氨水用量、壓縮空氣用量、氨水輸送泵用電等費用,根據資料介紹和一部分使用廠家經驗,可使每噸熟料成本上升5元左右。我公司以年產熟料42萬噸計,年執行成本在210萬元左右。
四、專案實施施工計劃
1)專案用時:
招標和施工圖設計:15天;裝置採購:30天;裝置製造安裝:60天:現場工業試驗:10天。
2)施工進度計劃:
(1)方案確定:2014年3月
(2)專案及裝置招標時間:2014年4月;
(3)設計、施工、安裝時間:2014年5-7月;
(4)現場除錯及工業試驗運轉:2014年7-8月。
***建材有限責任公司
2014年3月12日
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