化
・304・
T
环保
2013年第33卷第4期
ENVlRONMENTALPROTECTl0NOFCHEMICALINDUSTRY
选择性非催化还原法烟气脱硝工业试验
凌绍华,景长勇,马婧,张立娟
(中国环境管理干部学院环境丁程系,河北秦皇岛066004)
[摘要]以氨水作为还原剂,在日产5kt的新型干法水泥生产线分解炉卜进行选择性非催化还原脱硝工艺的工业性试验研究。在氨水质量分数为13.0%、喷人点温度为894℃、疗(NH,):肝(NO,)为1.2、雾化压力为0.35MPa的
条件下,NO。去除率最高,为72.8%,剩余NO。质量浓度为196mg/m3,剩余NH,质量浓度小于0.9mg/m3,远低于
《水泥T业大气污染物排放标准》征求意见稿中限定的NO。和NH,质量浓度。[关键词]氨水;水泥窑;选择性非催化还原法;烟气脱硝;废气处理
[文献标志码]A
[中图分类号]x511
[文章编号]1006—1878(2013)04—0304—04
IndustrialTestforFlueGasDenitrationbySelective
Non—catalyticReduction
Changyong,MaJing,ZhangLquan
LingShaohua,Jing
(DepartmentofEnvironmentalEngineering,EnvironmentalManagementCollegeofChina,QinhuangdaoHeBei066004,China)
Abstract:Theindustrial
aqueousammonia
as
test
forfluegasdenitrationbyselectivenon—catalyticreduction(SNCR)using
a
reducingagentwascarriedoutinacalcinerofnewtypedryprocessproductionline
of5000t/dcement.Undertheconditionsofammoniamassfraction1
3.0%.injectionpointtemperature894
rate
oC,n(NH3):n(NO。)1.2,andatomizationpressure0.35MPa,thehighestNO,removal
is72.8%,
theresidualNO。massconcentrationis196mg/m3,theresidualNH3massconcentrationislessthan0.9mg/m3,which
are
farlowerthantheemissionstandardsfortheairpollutantsfromcementproduction.
Keywords:aqueousammonia;cementkiln;selectivenon-catalyticreduction(SNCR);fluegasdenitration;wastegastreatment
水泥T业是继电力、机动车之后的第三大氮氧化物排放源。按照国家“十二五”规划要求,我国氮氧化物排放量将在“十二五”时期下降10%。我国工业和信息化部于2010年11月16日发布第127号公告,其中关于水泥行业准入条件的第五项“环
境保护”中明确规定:新建或改扩建水泥(熟料)生产线项目须配置NO,去除率不低于60%的烟气脱硝装置。在《水泥工业大气污染物排放标准》征求
原(SNCR)法对烟气进行脱硝。其中,分级燃烧法在水泥行业已有成熟经验,而SNCR法烟气脱硝工艺的设计与应用还存在不少问题,因而有必要进行工业性试验,以掌握水泥窑SNCR脱硝技术及工艺参数。
本工作以氨水作为还原剂,在日产5kt的新型干法水泥生产线分解炉上进行SNCR脱硝工艺的工
业性试验研究,取得了较好的效果。
[收稿日期]2013—01—20;[修订日期]2013—04—14。[作者简介]凌绍华(1972一),男,福建省莆田市人,硕士,高级工程师,主要从事大气与水污染控制技术研究。电话13933599698,电邮hb3412@163.com?
[基金项目]河北省高等学校科学技术研究项目(Z2012179):
意见稿中,将Nq排放标准由现行的800mg/m3降至
320
mg/m3L1I。因此,水泥工业脱硝T作形势非常紧迫。目前水泥行业对NO。进行控制的方法主要是在燃烧过程中采用低NO。燃烧器、在窑尾分解炉和
管道中进行分级燃烧,燃烧后采用选择性非催化还
万方数据
第4期
凌绍华等.选择性非催化还原法烟气脱硝工业试验
1
试验部分
1.1
SNCR脱硝技术原理
SNCR脱硝技术是在无催化剂存在的条件下,在合适温度区域加入还原剂,还原剂只与NO,发生反应,将NO,转化成无害的N,和H,O[2-6]。在水泥窑SNCR脱硝工艺中,液态氨和氨水均可作为还原剂,本试验以氨水作为还原剂。喷氨后在分解炉内
可发生的化学反应见式(1)~式(4)匕。3J。
4NO+4N比+02=4N2+6H20(1)2N02+4NH3+02=3N2+6H20
(2)6NO+4NH3=5N2+6H20
(3)
6N02+8NH广7N2+12H20
(4)
分解炉烟气中的氮氧化物主要为NO,质量分数为95%,NO,质量分数仅为5%,氧质量分数大于3%。因此在水泥分解炉中主要进行反应(1)。
1.2水泥窑SNCR脱硝工艺流程
某水泥生产厂现有日产5kt新型干法水泥生产
线一条,采用回转窑一分解炉生产工艺。分解炉直
径为7.20m。该水泥窑已成功进行了分级燃烧脱硝
技术改造,各负荷下的NO,排放质量浓度低于780
m3/h。
水泥窑SNCR脱硝工艺流程见图1。
叵麴…・匝亘垂歪F
图1
SNCR脱硝工艺流程
将氨水通过混合制备系统稀释成稀氨水,经泵及管道输送至分配调节系统,对各支路的氨水流量进行分配调节后进人喷氨系统。喷氨系统负责将液、压缩空气两路管道以及若干支喷枪。喷枪采在线检测系统,PLC控制系统可根据烟气中NO,的监测情况自动控制调节喷氨系统的喷氨量及压缩万方数据
1.3分析方法
采用烟气在线检测仪测定NO,质量浓度;采用
次氯酸钠一水杨酸分光光度法测定NH,质量浓度m。
2
结果与讨论
2.1
喷入点温度对NO。去除率的影响
在氨水质量分数为13.0%、n(NH,):n(NO,)
为1.2、雾化压力为0.35MPa的条件下,喷入点温
度对NO。去除率的影响见图2。由图2可见:当喷人点温度为853~911℃时,NO,去除率较高,大于60.0%;继续升高喷入点温度,NO,去除率有所降低;喷入点温度为894c{C时,NO,去除率最高,为
72.8%,剩余NO质量浓度为196mg/m3,低于《水
泥工业大气污染物排放标准》征求意见稿中限定的NO。质量浓度。这是由于,当喷入点温度过低时,脱硝反应速率降低,导致NO,去除率降低;当喷人点温度过高时,氨水本身被氧化成N0。,从而增加了N0,的排放,使NO。去除率下降。
喷入点温度/℃
图2喷人点温度对NO,去除率的影响
2.2
n(NH,):n(Nq)对No。去除率的影响在氨水质量分数为13.O%、喷人点温度为894
℃、雾化压力为0.35MPa的条件下,n(NH,):
门(N0。)对NO。去除率的影响见图3。由图3可见,随门(NH,):胛(NO。)的增加,NO。去除率逐渐增加。
这是因为随行(NH,):门(NO,)的增加,有更多的还
原剂NH,可以与NO反应,N0。去除率增加;继续增;011n(NH,):门(NO,),NO,去除率增加缓慢,这是
因为烟气中大部分NO已被还原,反应物NO浓度降
低,反应速率变慢。因此,综合考虑经济因素,试
验选择门(NH,):胛(NOx)为1.2。
2.3以(NIt3):n(NO,)对剩余M-Is质量浓度的影响
,?(NH,):,2(NO。)对剩余NH,质量浓度的影响见图4。由图4可见,当n(NH,):,2(NO。)小于
mg/m3,烟气流量为(3.75~4.55)×105
稀释完毕的氨水雾化后喷人分解炉,在炉内不同高度上设置若干喷射层,每一喷射层均包括氨水溶用双流体设计。分解炉中初始NO,质量浓度为721
mg/m3。SNCR脱硝系统设置PLC控制系统及烟气
空气量,使脱硝系统可根据负荷变化自动调节工
艺参数。
化
ENVIRONMENTAL
工
环保
201
PROTECTIONOFCHEMICALINDUSTRY
3年第33卷
1.2时,剩余NH,质量浓度小于0.9mg/m3,远低于《水泥工业大气污染物排放标准》征求意见稿中限定的NH,质量浓度(8.0mg/m3):继续增加/,/(NH,):厅(NO,),剩余NH,质量浓度迅速增加;当F/(NH,):r/(NO。)为1.6EI,-J,剩余NH,质量浓度超
过8.0m∥m3。这是因为作为还原剂的氨水过量较多
由图5可见,雾化压力为0.35MPaUVj",NOx去除率最大。这是因为雾化压力的大小会影响喷射出的氨水液珠的粒径及喷射速率。当雾化压力偏小时,氨水液珠的粒径偏大、比表面积偏小,反应活性降低:喷射速率偏小时,氨水在分解炉内的穿透力不够、与烟气接触不充分,影响脱硝效果。当雾化压力过大时,会造成氨水断流,N0。去除率下降。
2.5氨水质量分数对No.去除率的影响
在喷人点温度为894℃、F/(NH,):船(NO。)为1.2、雾化压力为0.35MPa的条件下,氨水质量分数
时,会有大量NH,未参与反应而随烟气外排,导致剩余NH、质量浓度超标。
对NO,去除率的影响见图6。由图6可见,随氨水质量分数的增加,NO,去除率略有下降。这是因为在行(NH,):胛(NOx)一定的条件下,氨水质量分数越低则需喷人的氨水体积越大,同时雾化的空气量也越多,氨水的雾滴直径变小、比表面积增大,增加了氨的反应活性,使反应充分进行,NO,去除率上
n(NH、):n(NO。)
升。但是水泥生产工艺对分解炉温度有严格要求,喷人的氨水浓度不能过低,否则会导致分解炉内温度下降,影响水泥产品质量。因此试验选择氨水质量分数为13.0%。
訇3/7(NH:):门(NO,)对N0。去除率的影响
n(NHl):n(NO.)
羽4,7(NH,):/7(NO。)对剩余NH,质量浓度的影响
氡水质母分数/%
2.4雾化压力对N仉去除率的影响
在氨水质量分数为13.0%、喷人点温度为894℃、门(NH,):,?(NO,)为1.2的条件下,雾化压力对Nq去除率的影响见图5。
羽6
氨水质量分数对N0。去除率的影响
2.6氨水与烟气的混合程度对脱硝效率的影响。氨水与烟气的充分、均匀混合是保证高N0.去除率的又一技术关键。在氨水质量分数为13.0%、喷人点温度为894℃、胛(NH,):胛(NOx)为1.2、雾
化压力为0.35MPa的条件下,分别采用炉壁喷入和炉壁炉内同时喷入两种方式喷人氨水,喷枪运行方
式对NO。去除率的影响见图7。由图7可见,当喷枪采用炉壁炉内同时喷人的运行方式时,NO,去除率明显提高。这是因为分解炉的直径较大,采用炉壁炉内同时喷入的运行方式可以使氨水与烟气接触得
雾化压力/MPa
更加充分、均匀。因此,在水泥窑SNCR脱硝工艺运行时,应根据不同炉型的结构特点,合理布置喷
羽5雾化压力对N0,去除率的影响
万方数据
第4期凌绍华等.选择性非催化还原法烟气脱硝工业试验
射点位,调整喷枪运行方式,以实现氨水与烟气的NOx质量浓度为196mg/m3,剩余NH,质量浓度小于
充分、均匀混合。
0.9
mg/m3,远低于《水泥工业大气污染物排放标
准》征求意见稿中限定的NOx和NH,质量浓度。
参考文献
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cc、门(NH,):疗(NO。)为1.2、雾化压力为0.35
环境科学出版社,2009.
MPa的条件下,NO。去除率最高,为72.8%,剩余(编辑王馨)
・专利文摘・
一种电化学处理印染废水的方法
和氧化剂过一硫酸氢钾,搅拌处理偶氮染料废该发明公开了一种电化学处理印染废水的方水,其中污染物与过一硫酸氢钾的摩尔比为1:法。包括以下步骤:将钛基体先用砂纸打磨,去除(10~40),活性碳纤维的加入量为0.2~1.0g/L。该表面的油污,水冲洗后再用硫酸溶液对钛基体进行发明的优点是常温常压下进行、反应条件温和、操蚀刻;在室温下将氯化钌溶于乙醇,然后加入钛酸作简单、对各种色度的偶氮染料废水均有较好的处
丁酯,充分搅拌,最后加入固体稀土钴酸盐,充分
理效果。/CNl03121744A,2013—05—29
搅拌制得含稀土钌钴的前驱体;将上述制得的含稀
土钌钴的前驱体涂覆在预处理过的钛基体上,置于一种含硫和氨废水的处理方法
烘箱中烘干,然后转入马弗炉中焙烧,自然冷却后该发明公开了一种含硫和氨废水的处理方继续涂覆,反复多次,最终制得钛基稀土钌钴的氧法。首先将含硫和氨的废水在均质罐除油,然后在化物电极;采用上述制备的钛基稀土钌钻的氧化物
60~90℃下进行催化反应,除去废水中的硫化物,
电极为阳极,不锈钢条为阴极,对工业印染废水进催化氧化反应器尾气进气液吸收装置,反应器出水
行钛阳极氧化处理,染料脱色率可达96%以上。/
经沉降器回收催化剂后与厂区其他含油废水一起进
CNl0312】737A,20】3—05—29
入调节池,通过隔油、浮选和生化处理后,进入MBBR反应池,在MBBR反应池中添加亚硝酸型脱
一种处理偶氮染料废水的方法
氮菌剂,出水经沉淀后达标排放。该发明工艺过该发明涉及一种偶氮染料废水的处理方法。
程简单、投资小、操作费用低。/CNl03102033A,
在常温常压下,按一定比例同时投加活性碳纤维
2013—05一l5
万方数据
选择性非催化还原法烟气脱硝工业试验
作者:作者单位:刊名:英文刊名:年,卷(期):
凌绍华, 景长勇, 马婧, 张立娟, Ling Shaohua, Jing Changyong, Ma Jing, Zhang Lijuan中国环境管理干部学院环境工程系,河北秦皇岛,066004化工环保
Environmental Protection of Chemical Industry2013,33(4)
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