一、保山昆鋼嘉華水泥簡(jiǎn)介
保山昆鋼嘉華水泥建材有限公司地址位于云南省保山市施甸縣水長(cháng)工業(yè)園,公司成立于2006年,現有設計能力為3000t/d熟料(配備4.5KW的低溫余熱發(fā)電機組)和4000t/d熟料(配備7.5MKW的低溫余熱發(fā)電機組)兩條生產(chǎn)線(xiàn),具有年產(chǎn)熟料能達210萬(wàn)噸,290萬(wàn)噸水泥的生產(chǎn)規模,是滇西片區最大的水泥生產(chǎn)企業(yè)。公司通過(guò)建立規范化質(zhì)量管理體系,打造“過(guò)得硬、靠得住”的質(zhì)量品牌,秉承以質(zhì)量開(kāi)拓市場(chǎng)的觀(guān)念,在生產(chǎn)中嚴把質(zhì)量關(guān),在激烈的市場(chǎng)競爭中,一直保持贏(yíng)利的態(tài)勢。
二、SCR脫硝超低排放項目介紹
保山昆鋼嘉華水泥建材有限公司作為云南省第一家響應國家超低排放要求水泥企業(yè),積極推進(jìn)3000t/d+4000t/d熟料水泥生產(chǎn)線(xiàn)窯頭窯尾進(jìn)行超低排放改造,該項目由我公司負責中央大氣專(zhuān)項資金申報的相關(guān)工作。根據《財政部關(guān)于下達2023年度大氣污染防治資金 預算(第二批)的通知》(財資環(huán)〔2023〕34號)、《云南省財政廳關(guān)于下達2023年中央大氣污染 防治資金(第二批)的通知》(云財資環(huán)〔2023〕120號),保山昆鋼嘉華同時(shí)作為云南省第一家申報中央大氣專(zhuān)項資金的水泥企業(yè),于2023年8月獲批中央大氣專(zhuān)項資金1584萬(wàn)元。
該項目于2023年8月由保山昆鋼嘉華水泥建材有限公司進(jìn)行公開(kāi)招標,8月24日經(jīng)云南水泥建材集團董事會(huì )商討決議3000/4000T/D生產(chǎn)線(xiàn)SCR脫硝EPC總包項目由廣東南大環(huán)保有限公司和云南燊永環(huán)??萍加邢薰竟餐薪?。
三、SCR脫硝超低排放工藝選擇
隨著(zhù)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展以及水泥窯煙氣NOx排放標準的不斷收緊,水泥窯煙氣脫硝歷經(jīng)SNCR技術(shù)、低氮燃燒器技術(shù)、分解爐分級燃燒技術(shù)等,它們建設費用低,性能良好,因此得到廣泛應用,目前大部分水泥生產(chǎn)線(xiàn)已同時(shí)安裝上述脫硝設備,NOx得到有效控制。但從實(shí)際情況來(lái)看,這些技術(shù)自身雖然具備不同的優(yōu)勢,但也受到技術(shù)本身的限制,在排放標準進(jìn)一步收嚴后難以保證NOx超低排放(≤50mg/Nm³)的同時(shí)滿(mǎn)足氨逃逸≤5mg/Nm³的標準。目前國內已有多條水泥窯使用SCR,脫硝效果良好,能穩定運行,NOx可達超低排放(≤50mg/Nm³)的同時(shí)滿(mǎn)足氨逃逸≤5mg/Nm³的排放標準。
目前水泥行業(yè)內各工藝路線(xiàn)SCR應用情況
項目 |
高溫高塵 |
高溫中塵 |
高溫低塵 |
中溫中塵 |
應用企業(yè) |
海螺水泥、臺泥、金隅冀東等 |
宏昌、金峰、曲寨等 |
華潤等 |
山水、亞?wèn)|、中建材 |
應用數量 |
~150條 |
~18條 |
~13條 |
~50條 |
經(jīng)保山昆鋼嘉華水泥建材有限公司對全國水泥企業(yè)脫硝超低排放工程實(shí)例考察和調研,目前高溫高塵SCR路線(xiàn)應用最多,也最成熟,運行費用低,對生產(chǎn)線(xiàn)影響小。保山昆鋼嘉華公司和云南水泥建材集團認真研討后決定SCR脫硝超低排放工藝選擇高溫高塵路線(xiàn)。
四、SCR超低排放工藝簡(jiǎn)述
1、生產(chǎn)現狀及SCR工藝流程
根據保山昆鋼嘉華生產(chǎn)實(shí)際情況,預熱器出口煙溫為320℃左右,粉塵濃度100g/Nm³左右,優(yōu)先考慮高溫高塵SCR工藝,從布置空間及運行成本考慮本次優(yōu)先推薦高溫高塵SCR脫硝工藝,布置在C1出口和余熱鍋爐入口之間;從C1出口煙氣組分檢測分析,SO2濃度≤30mg/Nm³,但后期的原料或煤種變化會(huì )導致SO2濃度增高,因此中溫中塵SCR脫硝工藝只作為備選方案,布置在高溫風(fēng)機后段,無(wú)余熱發(fā)電損失。
正常運行情況下窯尾煙囪NOx排放濃度在200mg/Nm³(標態(tài)、10%氧)左右?,F計劃按一窯一反應器新建SCR脫硝系統,設計按煙氣入口NOx濃度小于300mg/Nm³(標態(tài)、10%氧),出口NOx濃度小于50mg/Nm³,同時(shí)氨逃逸需要小于5mg/Nm³設計。
窯尾超低排放改造采用高溫高塵工藝,主要工藝路線(xiàn)為:C1出口煙氣——噴氨系統——反應器——煙管——余熱鍋爐
工藝流程簡(jiǎn)圖
本脫硝項目擬采用高溫高塵SCR脫硝技術(shù)路線(xiàn),該技術(shù)是目前最成熟的脫硝技術(shù)之一。本項目設計SCR催化脫硝系統煙氣取自預熱器C1出口的位置。這也是最適合該工藝的位置,見(jiàn)上圖。
煙氣管道改造簡(jiǎn)圖
本項目主要工藝路線(xiàn)如下:
(1)每條水泥窯配置1臺SCR反應器。SCR反應器的設計充分考慮與周?chē)O備布置的協(xié)調性及美觀(guān)性,并保留設備的必要檢修空間。
(2)該技術(shù)不需要高溫靜電除塵器。煙氣從C1引出,引出至脫硝反應器入口煙道,進(jìn)入SCR反應器,在280~360℃左右完成脫硝反應,生成氮氣和水。脫硝后的煙氣經(jīng)過(guò)高溫引風(fēng)機進(jìn)入余熱鍋爐,反應器底部的灰經(jīng)輸灰系統進(jìn)入窯尾回灰系統。
(3)增加的SCR脫硝反應器給水泥窯增加了系統阻力,增加阻力不超過(guò)800Pa,因此視高溫風(fēng)機使用情況進(jìn)行改造。
(4)增加SCR系統后原有SNCR系統可以根據實(shí)際工況配合使用。
本工程熟料水泥生產(chǎn)線(xiàn)煙氣脫硝工程在工廠(chǎng)現有空地上建設,不需另外新增建設用地。
3000T/D熟料生產(chǎn)線(xiàn):SCR脫硝系統布置在預熱器旁的空地上(會(huì )占用道路,設計底部架空,不影響道路通行),見(jiàn)上圖
4000T/D熟料生產(chǎn)線(xiàn):SCR脫硝系統布置在預熱器旁的空地上(會(huì )占用部分檢修空間,但不影響設備檢修)見(jiàn)上圖
2、SCR脫硝原理
選擇性催化還原技術(shù)(SCR)是一種將氮氧化物(NOx)在催化劑的幫助下轉化成氮氣(N2)和水(H2O)的過(guò)程。液態(tài)氨、氨水或者尿素作為催化劑被噴到煙氣中并吸附在催化劑表面上發(fā)生反應。如果使用尿素的話(huà),CO2也是反應的產(chǎn)物之一。選擇性是指煙氣在脫硝過(guò)程中煙氣脫硝催化劑有選擇性的將NOx還原為氮氣,而煙氣中的二氧化硫極少量氧化成三氧化硫,反應溫度280℃~360℃;催化劑選用TiO2為基體的V2O5和WO3。
SCR反應是通過(guò)噴槍或者噴氨格柵噴入蒸發(fā)后的氨氣/空氣混合物,利用催化劑作為觸媒將氨氣轉化為氮氣和水。
SCR化學(xué)反應方程式:
a、有氧情況下,優(yōu)先反應,其化學(xué)反應方程式如下為: 4NH3+4NO+O2 → 4N2+6H2O
b、無(wú)氧情況下,其化學(xué)反應方程式如下為: 4NH3+6NO → 5N2+6H2O
c、爐窯煙氣NOx中,NO2約占NOx中的5%,NO2參與的反應方程式如下: 4NH3+2NO2+O2 → 3N2+6H2O 8NH3+6NO2 → 7N2+12H2O
SCR系統NOX脫除效率通常很高,可以達到90%,噴入到煙氣中的氨幾乎完全和NOX反應,只有一小部分氨不反應而是作為氨逃逸離開(kāi)了反應器。催化劑剛開(kāi)始使用時(shí),活性高,催化效果好,氨逃逸量很低,隨著(zhù)催化劑失活或者表面被飛灰覆蓋或堵塞,氨逃逸量就會(huì )增加,因此到一定時(shí)候就必須在反應器內添加或更換新的催化劑以恢復催化劑的活性及反應器的使用性能。
催化反應的歷程
上圖表示了NH3和NOx在催化劑上主要反應過(guò)程為:
(1) NH3通過(guò)氣相擴散到催化劑表面;
(2) NH3由外表面向催化劑孔內擴散;
(3) NH3吸附在活性中心上;
(4) NH3與NOX反應生成N2和H2O;
(5) 反應生成物在催化劑表面脫附;
(6) N2和H2O通過(guò)微孔擴散到催化劑表面;
(7) N2和H2O擴散到氣相主體。
在上述步驟中,第(1)和第(7)兩步稱(chēng)為外擴散過(guò)程;第(2)和第(6)兩個(gè)步驟稱(chēng)為內擴散過(guò)程;第(3)、(4)和第(5)是在催化劑表面上進(jìn)行的化學(xué)反應過(guò)。
催化劑模塊吊裝
SCR反應器內部催化劑模塊安裝
五、項目施工現場(chǎng)情況
截止2024年3底項目主體基本建設完成,待4月份停窯進(jìn)行接管后試運行。屆時(shí)歡迎有脫硝超低排放需求的水泥企業(yè)蒞臨現場(chǎng)交流指導!
SCR反應器基礎開(kāi)挖
土建樁基施工(1)
土建樁基施工(2)
SCR反應器鋼結構框架材料準備
現場(chǎng)樁基鋼筋籠制作
SCR反應器混凝土框架
SCR反應器主體施工(1)
SCR反應器主體施工(2)
SCR反應器主體施工(3)
SCR反應器主體施工(4)