玻璃炉窑烟气脱硝
玻璃炉窑烟气SNCR 脱硝项目
一、 工艺简介 1.工艺原理
将尿素溶解、稀释后通过雾化喷射系统直接喷入炉窑合适温度区域(900~1100℃),与NOx (NO 、NO 2 等混合物)进行选择性非催化还原反应,将NOx 转化成无污染的N 2 。
尿素作为还原剂的主要反应:
2NO+CO(NH2) 2 +1/2O2 → 2N2 + CO2 + 2H2O
当反应区温度过低时,反应效率 会降低;当反应区温度过高, 尿素会直接被氧化成N 2和NO 。 2.SNCR 脱硝技术特点。
2.1占地面积小:不需要额外反应器,反应在炉内进行; 2.2运行成本低:不需要催化剂,能耗低;
2.3制造成本低:工艺流程短,SNCR 脱硝技术经济性高; 3.影响脱硝效率的主要因素
3.1合适温度窗口的选择
3.2足够的停留、反应时间
根据其他SNCR 脱硝项目经验,合适温度下的反应时间至少需要1秒钟。
3.3适当的NH3/NO摩尔比
根据反应式,CO(NH2) 2与NO 完全反应的摩尔比为1: 2,要确保脱硝效率,摩尔比需略大于1:2。
3.4还原剂和烟气的充分混合
为确保充分混合,将尿素溶液用雾化喷枪喷入炉内与烟气充分混合。 二、 工艺流程确定 1.烟气工况条件
2.脱硝喷洒点确定
根据SNCR 脱硝工艺特性,本项目脱硝点选择在玻璃窑炉两侧的蓄热室内,走废气一侧的蓄热室内开启脱硝喷洒装置,走空气的一侧关闭脱硝装置。玻璃炉窑气流交换时,脱硝装置同时交换,确保对炉窑废气进行喷洒。 3.工艺流程
4.系统说明
4.1尿素溶液制备系统 该系统由尿素储仓、溶解池、输送泵、溶液储罐等组成,是将固体尿素制备成 50% 尿素溶液储存在溶液储罐中备用。
4.2尿素溶液循环输送系统,该系统由泵,加热装置等组成,负责将50%尿素溶液按合适的流量(根据废气流量和NOx 含量计算得出)输送至计量系统。配套加热装置的循环系统主要在冬天使用,用于给尿素溶液加热,防止尿素溶液因气温低而结晶。
4.3 计量控制系统,该系统由计量模块和分配模块组成 计量模块将 50%的尿素溶液根据温度监测系统进行加水稀释,其目的为控制脱硝反应温度在1000℃左右,稀释后的溶液通过分配模块进入喷射系统
4.4分配控制系统,分配模块用来控制到每个喷枪的雾化/冷却空气、尿素溶液流量,达到较佳的雾化效果,以及随大炉燃烧气流交换调整两侧喷射系统的喷射控制。
4.5喷射系统 喷射系统由自动伸缩喷枪 墙式喷枪和多喷嘴喷枪组成 该系统负责将尿素溶液喷设置指定区域
4.6温度监视系统 该温度监测系统为连续性光学监视器,用来监测炉膛内烟气温度 根据温度监视器所感应的温度决定适当的喷射,得到最佳化的 NOx还原、还原剂流量与氨泄漏量 5.选择 SNCR 工艺需注意的问题
5.1由于尿素的溶解过程是吸热反应,其溶解热高达 -57.8cal/g(负号代表吸热)。也就是说,当 1克尿素溶解于 1 克水中,仅尿素溶解,水温就会下降57.8℃。而 50% 的尿素溶液的结晶温度是 16.7℃。所以,在尿素溶液配制过程中需配置功率强大的热源,以防尿素溶解后的再结晶。在北方寒冷地区的气象条件下,该问题将会暴露的更明显。
5.2在整个脱硝工艺中,尿素溶液总是处于被加热状态。若尿素的溶解水和稀释水(一般为工业水)的硬度过高,在加热过程中水中的钙、镁离子析出会造成脱硝系统的管路结垢、堵塞。因此,必须在配制尿素溶液时采用软水作为脱硝工艺水,甚至要添加阻垢剂。
5.3由于多喷嘴喷射器工作在炉膛内部高温区,为防止喷射器冷却水管路内部结垢。需采用除盐水作为多喷嘴喷射器冷却水。
5.4在 SNCR 脱硝工艺中,压缩空气的耗量也是较大的。喷射雾化需要压缩空气,设备的冷却需要压缩空气,管路吹扫也需要压缩空气。故改项目需要考虑压缩空气的富裕量。
三、 物料平衡
废气中NOx 的NO 与NO2比例约为9:1,NO 为30,NO 2分子量为46,NOx 分子量约为31.6,废气中NOx 含量按800mg/m3,NOx 摩尔浓度0.025mol/m3,废气流量为15000N m 3/h,NOx 每小时摩尔数为375mol 。
NOx 与CO(NH2) 2摩尔比按2:1.2为最佳脱硝反应条件,则每小时需CO(NH2) 2375×1.2÷2=225mol, CO(NH2) 2分子式为60,每小时需耗CO(NH2) 213.5kg 。
50%尿素溶液密度为1140kg/m3, 含1kg 尿素的溶液容积为1.75L 如废气中NOx 含量按定值800mg/m3计,则每小时耗CO(NH2) 2=Q*0.8*0.6*60/(31.6*1000)=0.9*10-3Q (kg )
折算50%尿素溶液1.575*10-3Q (L ) 注:Q 为炉窑废气流量,单位N m 3/h
例:含NOx800mg/m3的废气流量为15000N m3/h时,耗尿素13.5 kg/h,耗50%尿素溶液23.6L/h。每天耗尿素324 kg,耗50%尿素溶液566.4L 。
四、 系统流程图
五、设备清单
六、控制操作说明 1.配置尿素溶液
1.1根据每天窑炉焦粉投入量计算出废气流量。根据废气流量和NOx 含量计算尿素的使用量。
1.2每天称量324kg 加入到溶解池,打开电动阀门1,注入324L 软水到溶解池,开启溶解池搅拌装置直至尿素充分溶解。软水注完后关闭电动阀门1。 1.3如遇冬天气温低,需开启加热装置,将软水加温后注入溶解池,确保尿素能充分溶解。
1.4确定尿素充分溶解、无晶体析出,确定尿素溶液储罐液位在一半以下,开启电动阀门2,将尿素溶液储存到储罐。尿素溶液全部储存完后关闭电动阀门2。
1.5以上配置尿素溶液操场每天执行一次。
2.启动装置
2.1确认东蓄热室走废气,则向东蓄热室喷洒;反之,西蓄热室走废气,向西蓄热室喷洒。
2.2东蓄热室开启流程:开启阀门14——开启阀门8——开启阀门6——开启阀门4——开启阀门3——开启阀门9——开启泵1——开启泵2——开启阀门11 2.3根据烟气流量及NOx 含量计算50%尿素溶液的流量,按此设定泵1的流量。
2.4根据蓄热室温度反馈,调整阀门6的开度,直至蓄热室脱硝反应温度在1000℃。
2.5根据计量设备4测得的流量调整阀门9,达到最佳的喷洒雾化效果。 2.6交换系统与炉窑同步,流程为:关闭阀门14——开启阀门12——开启13——关闭阀门11。
2.7循环系统通常情况下为停止关闭状态,冬天尿素储槽温度在16℃以下时方开启使用,确保尿素溶液无结晶析出。
2.8压缩空气储罐、软水箱、尿素溶液储罐出口截止阀为常开状态,以上设备检修或清理时关闭截止阀。
3.停止系统流程(以西蓄热室为例):停泵2——停泵1——关闭阀门3——关闭阀门6——关闭阀门7——关闭阀门10——关闭阀门12。