技术 | SNCR脱硝系统技术改造实践

引言

某公司建设有两条4000t/d新型干法水泥熟料生产线，采用了SNCR脱硝系统。该系统于2013年投入使用，投运前生产线氮氧化物排放初始值约800mg/m³，投运后初期排放值可控制到400mg/m³以下，之后又进行了多次改造和优化，氮氧化物浓度最低可稳定控制在130mg/m³左右。但随着山东省对DB372373-2018标准的实施，该公司的脱硝系统控制效果难以满足新标准中重点控制区氮氧化物浓度排放限值100mg/m³要求。因此，2019年6月，对2号生产线进行了技术改造，将脱硝系统进行了进一步优化，并于11月对1号生产线也进行了改造。

01

改造方案的制定

该公司根据生产线的实际运行情况，经过深入研究探讨，制定了加强系统密封堵漏和脱硝技改的两条改造主线。

加强系统密封堵漏的主要目的是为了进一步降低系统内的氧含量，系统氧含量越低，污染物的折算率就越高。以污染物实测浓度130mg/m³为例，系统中的氧含量若从8％下降到7％，污染物折算浓度则可减少7～8mg/m³。随着国家排放标准的日益严格，加强系统密封堵漏，提高污染物折算浓度就显得尤为重要。该公司生产线密封点位多、分布广，除了回转窑系统的密封外，原料系统、增湿塔、循环风机等点位的密封也十分重要，密封堵漏工作需多部门配合才能完成。

脱硝技改方面，计划先将原有喷枪更换为加长喷枪。采用“一”字形喷嘴，提高喷枪雾化效果。然后将喷枪安放位置移至C5旋风筒锥部，该部位温度为850℃～1100℃，可满足脱硝反应的温度要求；另外，该位置至C5上升烟道距离为10m左右，内部烟气流速在3.5m/s，可推算出反应时间约2.9s，可满足脱硝反应的时间要求。考虑到氨逃逸问题，计划在C5旋风筒锥部每列水平均布五杆喷枪，如此可覆盖内筒面积的90％以上，保持氨气与烟气的高接触率，继而满足低氨逃逸的要求。还有，将喷枪至于C5平台上方，以便于维护。

02

改造过程及运行效果

(1)2019年，公司利用夏季错峰停产时间，对2号生产线进行了技改，将原有通往三级平台的氨水管道开口，安装阀门，敷设管道。为保证氨水压力，避免了使用90°弯管，减少不必要压力损耗，喷枪选点避开下料口和观察孔。管道敷设和喷枪安置工作总用时约4d，生产运行稳定后，停运原喷枪，启用新喷枪。2019年2号生产线试验阶段NOx排放浓度趋势见图1，2019年2号生产线试验阶段氨水用量及NOx排放浓度见表1。

图1 2019年2号生产线试验阶段NOx排放浓度趋势

表1 2019年2号生产线试验阶段氨水用量及NOx排放浓度(6月)

技改后系统试运行15d内，在氮氧化物日均排放浓度值波动不大、氨水消耗量有所上升的情况下，氮氧化物排放值基本控制到了100mg/m³以内，但受工况波动影响，偶发性失控依然存在。试运行15d后，将新喷枪切换回原喷枪控制。

(2)根据2号生产线的改造经验，项目组利用11月重污染天气停产时间对1号生产线进行了技改，将喷枪位置略微调整，由原先的每列五杆喷枪水平排列，调整为三杆喷枪位置不变，剩余两杆喷枪每隔一根喷枪，位置上调15～20cm，呈“三低两高”排列；对压缩风进行分级控制，改造风路调整风压。2020年投产后直接启用，效果远优于2号生产线。2019年1号生产线氨水用量及NOx排放浓度见表2，2020年1号生产线氨水用量及NOx排放浓度见表3。

在2号生产线基础上改造的1号生产线脱硝系统，脱硝效率远优于2号生产线，氨水用量增加幅度较小。经过比对，我们认为除了氨水喷枪位置变动外，1号生产线风压稳定，喷枪的雾化效果更好。

1号生产线排污费用对比见图2，1号生产线氨水成本对比见图3，1号生产线总成本对比见图4。

通过以上对比可以看出，本次技改效果显著，氨水消耗量基本持平，NOx排放浓度和排放量大幅降低，生产成本降低。仅排污费一项，同比2019年每月可减少6万元，按照年运行时间200d计算，年可降低成本40万元以上。良好的技改效果受益于精准脱硝的改造和雾化效果的提高以及采取密封堵漏等措施。

氨逃逸量受氨水浓度、氨水用量、氨水雾化效果、反应温度等多因素影响，各生产线不尽相同。以该公司本次改造为例，在氨水用量基本不变的情况下，污染物浓度进一步降低，说明脱硝效率得到了提升。我们通过人工监测的方式对比了同一工况下废气中的氨含量，氨逃逸量得到明显降低。

03

结语

通过本次技改对比可知，1号生产线脱硝效果远优于2号生产线，后期计划对2号生产线进行进一步的整改优化。本次技改主要成果在于通过投入较小的资金，降低了NOx的排放浓度，满足了新标准的要求。实践证明，以上脱硝技改思路完全可行，可为行业内相关改造或技术优化提供经验。