goodwell 发表于 2020-3-9 15:12:12

国外水泥高效SNCR技术及其NH3排放案例

国外水泥行业最严厉的NOx排放标准在2019年就要实施,其中NOx限制是200 mg/Nm3(@10% O2浓度),NH3排放是30 mg/Nm3(@10% O2浓度)。
国外水泥最严厉的NOx排放限制比我国很多地区都还要高,按照我国很多企业或技术公司的经验,这个NOx排放很容易就能实现,但是为什么国外NH3排放限制这么宽松呢?为什么还有很多水泥企业上SCR脱硝呢(据不完全统计目前已经有9家企业使用了SCR,另外有10家企业正在实施或者做方案)?原因就是NH3排放。NH3排放,而不是NOx排放,使得国外很多水泥企业不得不使用SCR。
今天分享一个国外水泥行业高效SNCR(HE-SNCR)的案例(这个企业采用高效SNCR的原因也是为了避免上价格昂贵的SCR),主要论述其氨排放问题。
高效SNCR,是通过①优化还原剂喷嘴位置及多级喷射,②在线对喷射区域的温度场和气流场进行CFD模拟(见下图 ),③复杂的多变量控制系统等举措,在 7 d的试验中,每半小时NOx平均浓度基本可控制在 150~250 mg/ Nm3 ,每天NOx平均浓度可控制在 190 mg/Nm3。
图片来源于文献:Goedecke B, Locher D, Matheis R, et al. High efficiency SNCR for non-calciner kilns - Potentials and limits //Proceedings 7th international VDZ congress process technology of cement manufacturing, Verlag Bau+ Technik, Düsseldorf. 2013:64-68.
在使用高效SNCR之后,基本可以实现NOx控制在200 mg/Nm3以下的目标,NH3排放日平均值基本也能够控制在30mg/Nm3以下,但是每半小时的平均值最高可以达到120 mg/Nm3,如下图所示。图片来源于文献:Goedecke B, Locher D, Matheis R, et al. High efficiency SNCR for non-calciner kilns - Potentials and limits //Proceedings 7th international VDZ congress process technology of cement manufacturing, Verlag Bau+ Technik, Düsseldorf. 2013:64-68.
这个数据还只是针对该企业的一条预热器窑,对于另外一条预分解窑NH3排放的问题显然更加突出,因为预热器窑具有喷氨位置截面积小、混合均匀等好处,使得SNCR效率更高。
另外一条预分解窑采用高效SNCR后的数据如下图。红色框的第一行是NOx的控制目标,第二行是NH3排放值,第三行是氨氮摩尔比。图片来源于文献:Goedecke B, Locher D, Matheis R, et al. High efficiency SNCR for non-calciner kilns - Potentials and limits //Proceedings 7th international VDZ congress process technology of cement manufacturing, Verlag Bau+ Technik, Düsseldorf. 2013:64-68.

从上面图片可以看出,一控制350 mg/Nm3的NOx排放氨氮摩尔比就需要2.5,说明其高效SNCR并不高效;二氨氮摩尔比为2.5时,氨排放达到了73.6 mg/Nm3,即使最后一列氨氮摩尔比为1.6时,其氨排放也有52.6 mg/Nm3。
而我国家水泥行业氨排放限制是10 和 8 mg/Nm3。
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