玻璃熔窯煙氣脫硝系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)及原理

1、一、工程概況：1、本項(xiàng)目涉及玻璃熔窯煙氣脫硝系統(tǒng)工程。生產(chǎn)線的具體參數(shù)見(jiàn)下表:序 號(hào)項(xiàng)目名稱單位熔化量處理后煙氣 排放指標(biāo)1煙氣流量Xm3/h3萬(wàn)2煙氣含塵量mg./Nm3503氮氧化合物濃度mg/Nm33000300678燃料天然氣2、業(yè)主方將進(jìn)行煙氣的脫硫脫硝和除塵處理。設(shè)備的排列順序?yàn)槌龎m，脫硝, 最后進(jìn)行脫硫。工藝設(shè)計(jì)總流量為30000 n）3/h,壓力為3500 PAo3、煙氣量：3.1因周期性換火的影響，造成煙氣流量和硫、氮含量的波動(dòng)。3. 2“三位一體”（脫硝、脫硫、除塵）的煙氣整體處理系統(tǒng)中，互相干擾影 響，漏風(fēng)量增加。3. 3窯齡后期比初期的煙氣量增加約2030% （漏風(fēng)與燃

2、料增加）。3.4系統(tǒng)整體煙氣量和壓降參數(shù)需考慮余熱等部分的漏風(fēng)量和部分阻塞后 的壓降增加值。3、上述煙氣及煙塵的特點(diǎn)，必須在脫硝、脫硫、除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行中予以充 分重視，并采取相應(yīng)的工藝措施。二、脫硝脫硫除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)要求1、總則煙氣脫硝、系統(tǒng)設(shè)備、裝置的設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)試、試驗(yàn)及檢查、 試運(yùn)行、考核、最終交付等，應(yīng)符合相關(guān)的中國(guó)法律、規(guī)范以及最新版的ISO和 IEC標(biāo)準(zhǔn)。如上述標(biāo)準(zhǔn)均不適用，業(yè)主方和投標(biāo)方討論確定。本工程脫硝還原劑為氨水（20峪農(nóng)度），利用本公司專(zhuān)利技術(shù)進(jìn)行蒸發(fā)處 理，充分提高需方的煙氣溫度利用率。下述技術(shù)方案在與業(yè)主充分交流后，將做適應(yīng)性修改。2、系統(tǒng)工藝路線要求

3、. 1采用：布袋除塵技術(shù)+SCR脫硝（脫硝還原劑采用氨氣）。.2系統(tǒng)工藝路線：tr窯爐煙氣一布袋除塵-SCR脫硝引風(fēng)機(jī)煙囪 一3、設(shè)計(jì)參數(shù)要求脫硝工藝采用SCR法，脫硝層數(shù)按3層設(shè)置；處理后煙氣排放要求：執(zhí)行建材行業(yè)自2014年開(kāi)始執(zhí)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)：NOx最終排放濃度小于mg/Nm3脫硝、除塵系統(tǒng)設(shè)置煙氣旁路系統(tǒng)。在系統(tǒng)部分或全部停運(yùn)時(shí)，要確保 窯爐煙氣的排放、窯壓的穩(wěn)定。脫硝反應(yīng)器布置：玻璃熔窯排出經(jīng)布袋除塵后的煙氣溫度210度，基本符合SCR脫硝反應(yīng)器進(jìn) 口溫度的要求。脫硝還原劑采用氨氣（濃度20%）,新設(shè)置氨氣系統(tǒng)供應(yīng)。設(shè)備年利用小時(shí)按8600h,裝置可用率不小于98%,服務(wù)壽命為10年。

4、10總平面布置經(jīng)實(shí)地勘察并與業(yè)主交流后，提出優(yōu)化的平面布置方案。3.11設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)序號(hào)參數(shù)單位設(shè)計(jì)指標(biāo)1設(shè)計(jì)脫硝效率%902裝置可用率%983脫硝系統(tǒng)阻力Pa15003. 12承包方項(xiàng)目范圍序號(hào)工作名稱設(shè)計(jì)范圍工程范圍備注1脫硝裝置是是2氨區(qū)部分M.是新建氨水系統(tǒng)三、脫硝系統(tǒng)技術(shù)方案：1、工藝路線本項(xiàng)目設(shè)計(jì)采用“SCR低塵”脫硝工藝，含塵煙氣經(jīng)布袋除塵器溫至210 230c進(jìn)入脫硝反應(yīng)器，該工藝對(duì)催化劑模塊的吹灰清掃技術(shù)要求很高，本公司的優(yōu)化技術(shù)可以做到 穩(wěn)定連續(xù)的清灰吹掃，保持催化劑床層的積灰與清灰的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定，保持脫硝反應(yīng) 器的暢通，能夠長(zhǎng)周期、穩(wěn)定、連續(xù)運(yùn)行。本方案的SCR脫硝反應(yīng)器的設(shè)

5、計(jì)脫硝效率可以達(dá)到90%以上，當(dāng)裝置進(jìn)口煙 氣中NOx的含量不大于2700mg/Nm3時(shí)，能夠保證脫硝裝置出口煙氣中NOx含量不 大于 500mg/Nm32、設(shè)計(jì)采用的標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范脫硝裝置的設(shè)計(jì)、制造、安裝、調(diào)試、試驗(yàn)及檢查、試運(yùn)行、考核、最終交 付等符合相關(guān)的中國(guó)法律及規(guī)范。對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的采用符合下述原則：與安全、環(huán)保、健康、消防等相關(guān)的事項(xiàng)執(zhí)行中國(guó)國(guó)家及地方有關(guān)法規(guī)、 標(biāo)準(zhǔn)；2設(shè)備和材料執(zhí)行設(shè)備和材料制造商所在國(guó)標(biāo)準(zhǔn)；3建筑、結(jié)構(gòu)執(zhí)行中國(guó)電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或中國(guó)相應(yīng)的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。3、煙氣脫硝技術(shù)方案：3.1脫硝工藝簡(jiǎn)介有關(guān)NOx控制方法從燃料的生命周期的三個(gè)階段入手，即燃燒前、燃燒中和 燃燒后。當(dāng)前，燃

6、燒前脫硝的研究很少，在燃燒中和燃燒后的NOx的控制是重點(diǎn)。 所以把燃燒中NOx的所有控制措施統(tǒng)稱為一次措施，把燃燒后的NOx控制措施統(tǒng) 稱為二次措施，又稱為煙氣脫硝(脫氮)技術(shù)。目前普遍采用的燃燒中NO、：控制技術(shù)即為低NOx燃燒技術(shù)，主要有低NOx燃 燒器、空氣分級(jí)燃燒和燃料分級(jí)燃燒。.1應(yīng)用在工業(yè)窯爐和鍋爐上的煙氣脫硝技術(shù)主要有選擇性催化還原技 術(shù)(Selective Catalytic Reduction,簡(jiǎn)稱SCR)、選擇性非催化還原技術(shù) (Selective Non-Catalytic Reduction,簡(jiǎn)稱 SNCR)及 SNCR/SCR 混合煙氣脫 硝技術(shù)。. 2把脫硝工藝根據(jù)

7、溫度范圍和是否前置除塵器做簡(jiǎn)單匯總劃分:1.2.1按照溫度范圍劃分：中溫脫硝(SCR)：脫硝溫度210220C,氮氧化物活性低需使用催化劑, 再加入脫硝劑如尿素、氨氣等，反應(yīng)成2氣脫除。脫硝效率可達(dá)8090%以上。 氨氣的逃逸率可小于3PPmo催化劑一般使用以氧化鈦(Ti02)為基材、含鈿、 陶瓷質(zhì)的催化劑。其中鈕的含量較低，盡量減少在脫硝的同時(shí)把S02氧化成S03 的數(shù)量，從而減少后續(xù)可能出現(xiàn)的酸露點(diǎn)腐蝕和S03氣溶膠影響1.2. 2按照含塵量劃分：低塵布置：原煙氣經(jīng)前置除塵器后再進(jìn)入脫硝系統(tǒng)，需增加除塵器的投資，而且前置高 溫電除塵器在玻璃熔窯煙灰含金屬Na量較高、比電阻值不相符的工況下，

8、其運(yùn) 行穩(wěn)定性是很大的問(wèn)題。3脫硝工藝的選擇在確定基本工藝路線的基礎(chǔ)上，另一個(gè)重點(diǎn)需考慮工 業(yè)窯爐燃料的品種的變化導(dǎo)致的煙塵含量和煙塵中的金屬元素的變化，這是影響 高塵或低塵工藝布置方式的重要因素。該項(xiàng)目250t/d玻璃熔窯的燃料品種為煤制氣，煙塵含量一般小于 600mg/Nm3o特點(diǎn)是煙塵顆粒較大、較干燥粘性小。玻璃熔窯煙氣采用SCR技術(shù)能否成功的關(guān)鍵是催化劑床層的吹灰清掃技術(shù) 的有效性。即便是加裝了前置除塵器，也只是減緩了催化劑床層積灰，以及受煙 塵金屬元素影響而失活的經(jīng)受時(shí)間，其有效的吹灰技術(shù)也是必不可少。本設(shè)計(jì)方案采用優(yōu)化、已得到長(zhǎng)期實(shí)踐工況驗(yàn)證的壓縮空氣動(dòng)態(tài)吹灰技術(shù)， 實(shí)現(xiàn)催化劑床層

9、的積灰與清灰的動(dòng)態(tài)平衡，從而保持催化劑床層的暢通與脫硝效 能。2 SCR煙氣脫硝技術(shù)近幾年來(lái)選擇性催化還原煙氣脫硝技術(shù)(SCR)發(fā)展較快，是應(yīng)用最廣泛的煙 氣脫硝技術(shù)。3. 2. 1 SCR脫硝反應(yīng)目前常用的SCR工藝主要分為氨法SCR和尿素法SCR兩種。此兩種法都是利 用氨對(duì)NOx的還原功能，在催化劑的作用下將N0 x(主要是N0)還原為對(duì)大氣沒(méi)有 多少影響的N2和水。尿素法SCR與氨法SCR的不同點(diǎn)，是要先利用一種設(shè)備將尿素轉(zhuǎn)化為氨之后輸送至SCR觸媒反應(yīng)器。它轉(zhuǎn)換的方法需將尿素注入分解室 中，此分解室提供尿素分解所需的混合時(shí)間、駐留時(shí)間及溫度，分解出的氨基產(chǎn) 物即成為SCR的還原劑，通過(guò)

10、觸媒實(shí)施化學(xué)反應(yīng)后生成氨及水。尿素分解室中分 解成氨的方法有熱解法（熱解溫度約400C）和水解法，主要化學(xué)反應(yīng)方程式為: NH2CONH2+H2O-2NH3+C02在整個(gè)工藝的設(shè)計(jì)中，通常是先使氨蒸發(fā)，然后和稀釋空氣或煙氣混合，最 后通過(guò)分配格柵噴入SCR反應(yīng)器上游的煙氣中。典型的SCR反應(yīng)原理示意圖如下:Nil 3催化劑層2H2O20-11 2 08NOxX*nh3Z O-NO原煙氣 f 8 NO 01K Qxx.NH3%煙氣在SCR反應(yīng)器內(nèi)，NO通過(guò)以下反應(yīng)被還原:4N0+4NH3+02 - 3N2+6H20 6N0+4NH3f 52+6H20當(dāng)煙氣中有氧氣時(shí)，反應(yīng)第一式優(yōu)先進(jìn)行，因此氨消

11、耗量與0還原量有一 對(duì)一的關(guān)系。在高溫熔窯的煙氣中，N02一股約占總的NOx濃度的5%, N02參與的反應(yīng)如 下：2N02+4NH3+02f 3N2+6H206NO2+8NH3f 7N2+12H20在絕大多數(shù)工業(yè)窯爐煙氣中，N02僅占NOx總量的一小部分，因此N02的影 響不顯著。玻璃熔窯燃燒溫度接近1600C,煙氣中的NO約占NOx總量的95%。SCR系統(tǒng)NOx脫除效率通常很高，噴入到煙氣中的氨幾乎完全和NOx反應(yīng)。 有極少量氨不參與反應(yīng)，而是作為氨逃逸離開(kāi)了反應(yīng)器。一般對(duì)于新的催化劑， 氨逃逸量很低。但隨著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，為了維持需要的NOx脫除率，

12、就必須增加反應(yīng)器中NH3/N0X摩爾比。當(dāng)不能 保證預(yù)先設(shè)定的脫硝效率和（或）氨逃逸量的性能標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，就必須在反應(yīng)器內(nèi)添 加或更換新的催化劑以恢復(fù)催化劑的活性和反應(yīng)器性能。從新催化劑開(kāi)始使用到 被更換這段時(shí)間稱為催化劑壽命。3. 2. 2 SCR系統(tǒng)組成及反應(yīng)器布置在選擇催化還原工藝中，NOx在在催化劑的作用下被NH3還原成N2。催化劑 安放在一個(gè)固定的反應(yīng)器內(nèi)，煙氣穿過(guò)反應(yīng)器平行流經(jīng)催化劑表面。催化劑單元 通常垂直布置，煙氣自上向下流動(dòng)。如下圖所示：脫硝反應(yīng)器的總括圖(乖向:流型)SCR系統(tǒng)一般由氨的儲(chǔ)存系統(tǒng)、氨與空氣混合系統(tǒng)、氨噴入系統(tǒng)、反應(yīng)器系 統(tǒng)、SCR旁路、檢測(cè)控制系統(tǒng)等組成。下圖為典

13、型SCR煙氣脫硝工藝系統(tǒng)基本流 程簡(jiǎn)圖：前而憂陽(yáng)下也饑本項(xiàng)目采用選擇性催化還原法(SCR)o4、SCR工藝系統(tǒng)說(shuō)明SCR脫硝的主系統(tǒng)由三個(gè)子系統(tǒng)組成，SCR反應(yīng)器及本體附屬系統(tǒng)、水氨儲(chǔ) 存供應(yīng)系統(tǒng)和氨氣注入系統(tǒng)。另外輔助系統(tǒng)有煙道風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)。4.1氨的儲(chǔ)存系統(tǒng)本項(xiàng)目設(shè)計(jì)采用氨水作為脫硝劑，物料平衡表:參數(shù)數(shù)值還原劑類(lèi)型氨水濃度（%）20脫硝效率（舟） 90氨逃逸（ppm）3003NOx初始排放濃度mg/Nm327004NOx達(dá)標(biāo)排放濃度mg/Nm32005設(shè)計(jì)脫硝效率%95%6脫硝工藝SCR7氨水（20%）耗量kg/h1108年運(yùn)行時(shí)間h/a87609裝置連續(xù)使用率295 %10氨

14、逃逸濃度5ppm除塵技術(shù)方案為達(dá)到客戶要求的粉塵含量，除塵設(shè)備共14室，1400條布袋。具體說(shuō)明如下：根據(jù)脫硫系統(tǒng)工藝要求，為提高脫硫效率，選用專(zhuān)為玻璃煙氣脫硫開(kāi)發(fā)的 耐高溫耐腐蝕型脈沖布袋除塵器來(lái)凈化脫硫后煙氣，布袋除塵器除了有高效的除 塵效率外，濾袋表面的粉塵層中未完全反應(yīng)的吸收物質(zhì)還可以與煙氣中的S0：反 應(yīng)，提高脫硫效率和吸收劑的利用率。4. 3.1設(shè)備組成玻璃熔窯脫硫?qū)Ｓ貌即龎m器由運(yùn)行平穩(wěn)、低阻、低能耗、清灰效果好、 占地面積小的離線清灰低壓脈沖布袋除塵器本體、保護(hù)系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)（包 括儲(chǔ)氣罐、油水分離器、 柜）等組成。4. 3. 2布袋除塵器原理管路）、控制系統(tǒng)（包括儀器儀表

15、、控制柜、現(xiàn)場(chǎng)操作脈沖布袋除塵器 由進(jìn)氣箱、出氣箱、風(fēng) 門(mén)、灰斗、下箱體、上 箱體、花板、濾袋、袋 籠、噴吹清灰系統(tǒng)、氣 源處理系統(tǒng)、走梯平 臺(tái)、旁通管等組成，含 塵氣體從進(jìn)氣箱經(jīng)灰 斗進(jìn)入下箱體內(nèi)，上、 下箱體間花板上固定 有濾袋和袋籠，袋籠安 裝在濾袋內(nèi)，起支撐濾 袋作用，防止濾袋吸扁。凈化后的氣體經(jīng)上箱體、出氣箱排出除塵器，當(dāng)濾袋表 面的粉塵層太厚，氣體通過(guò)時(shí)阻力太高，噴吹清灰系統(tǒng)中脈沖閥打開(kāi)，壓縮空氣 從氣包經(jīng)噴吹管?chē)姵?，?qiáng)大的氣流將濾袋表面的粉塵抖落到灰斗中。4. 3. 3除塵系統(tǒng)設(shè)計(jì)除塵器設(shè)置專(zhuān)門(mén)的旁通管，可以在除塵器內(nèi)部將煙氣完全旁通。布袋除塵器 的進(jìn)氣箱與出氣箱之間安裝有隔板和旁通閥，正常工作時(shí)旁通閥關(guān)閉、