高粉尘SCR的生产实践

2016-09-23陈友德

水泥技术 2016年3期

高粉尘SCR的生产实践

Mergelstetten水泥厂原设置一套SNCR装置，可满足工厂煅烧60%的工业废燃料时350mg/m3（标）的排放需求，但环保部门需求，煅烧100%的工业废燃料，NOX排放为200mg/m3、NH3为30mg/m3的限值。从2008年起，在有关部门支持下，启动SCR示范项目，历经多年努力，取得成功，项目投资为1 070万欧元。

1　工厂技术

烧成生产线由一台四级预热器、回转窑、篦冷机组成，产量3 400t/d，为降低NOX排放，2003年投产了一台SNCR装置，长期运行过程中，证实可将NOX排放值降至350mg/m3以下。但出现NOX排放值越少，NH3逃逸量越多，费用也越高的现象，限制了工厂进一步增加代用燃料的需求，为此，开展了SCR的工艺装备技术的开发（图1）。

图1所示，SNCR装置的NH3是在窑尾上升烟道的高温部位喷入，而SCR装置的NH3则在二级预热器上升管道烟气温度在260～380℃的高含尘部位喷入，烟气内的NOX经减排后，经催化反应塔和排风机入增湿塔、收尘器、烟囱排至大气。若催化反应塔检修，烟气可直接入增湿塔、收尘器、烟囱排至大气。生产时，可单独操作SNCR，也可联合操作SNCR和SCR或单独操作SCR系统。

由于噪音控制要求，提升机、催化反应塔、各层检修平台及风机等建筑均密闭。

图1　SNCR、SCR喷入部位及工艺流程

催化反应塔共7层，每层由18个陶瓷模块组成，实际操作为4层，其中2层储备，1层作检修备用。

8台压缩风机的风压为200～300kPa，空气最低温度＞140℃，以避免冷凝。

催化反应塔在停机后，避免温度过低，其中4层设置棒状电加热器加热，每层6个，共24个。

2　操作情况

2010年4月SCR装置投入生产后，很快就遇到高粉尘浓度的烟气通过催化层时，粉尘堵塞催化层微细孔，随即对压缩空气清理系统的管道、喷孔尺寸、喷孔喷射位置、喷射方式以及软管弯头漏风进行清理和改进，同时对压缩空气压力进行探索，确保4层操作全部风压大致为0.6～0.7kPa，每层约0.15kPa。

第二个问题是沉积在催化层的粉尘使催化层失去活性，原设计采用保护棒，以消除粉尘。操作时保护棒失去作用后被拆除改为活性催化层。此外，为减少粉尘阻塞催化层，设计采用六边形蜂巢状催化层，但形状复杂易损坏，且制造困难，价格高，后改为方形蜂巢状催化层，使用证实效果较好，且价位低。原设计采用的催化层所选用材质机械强度差，后改为陶瓷材质，强度及使用温度均有提高。

操作10个月后，烟气进入的最上一层催化层的使用效率越来越低，随即进行更换，又运作了10个月，中间层因催化使用效率降低也被更换。

操作中曾出现烟气温度＞400℃，催化剂失效的状况。因而烟气温度必须控制在380℃以内。

2010年投产至2011年底，期间主要是对装备进行优化改进，以后生产逐年正常，大致10个月就对不同的催化层进行更换。

从2011年起，NOX排放值在200mg/m3以内，而NH3逃逸量在20mg/m3以内。某些时间NOX排放值会＜350mg/m3，这是更换催化层，换用SNCR所致。

在近期的785d操作运行周期内，SCR装置运行742d，运转率为95%。

表1　系统装机功率和生产电耗

表2　操作费用

3　生产费用

3.1更换催化层部件

生产运行初期，因催化层部件的材质和形状难于满足生产需求，此外操作温度偏高，造成催化剂失效，以至于多次出现更换部件材质和形状。当矩形陶瓷部件投入生产后，操作温度控制在380℃以内，运行正常，一年仅维护、更换4层部件，4年的年平均费用约0.30欧元/t熟料，包括清理和安装费用。由于陶瓷部件及操作温度控制稳定，今后费用可下降30%～40%。

3.2电耗

系统装机功率和电耗见表1。

系统压降及清理空气量及压降均可优化，电耗可降30%。

3.3催化剂消耗

生产运行初期，采用SNCR和SCR组合还原剂，平均消耗约6kg/t熟料。从2011年11月起，采用SCR操作，还原剂降至约3.51kg/t熟料，消耗量仅约为SNCR的50%。

3.4操作费用

操作费用见表2，4年生产的平均费用为1.12欧元/t熟料，但催化部件和电能消耗还可降30%以上。