摘要：隨著環(huán)保形勢(shì)的變化對(duì)水泥工業(yè)大氣污染物排放要求越來(lái)越高，尤其是對(duì)氮氧化物的排放提出更高要求，近年來(lái)多地明確要求推進(jìn)重點(diǎn)企業(yè)開(kāi)展超低排放改造，在基準(zhǔn)氧含量10%的條件下，氮氧化物排放濃度不高于100 mg/m3。通過(guò)對(duì)現(xiàn)有SNCR系統(tǒng)進(jìn)行多點(diǎn)位流量控制，實(shí)現(xiàn)氮氧化物排放濃度穩(wěn)定控制在100 mg/m3以下，且氨水單耗同比降低，氨逃逸不超標(biāo)。

為響應(yīng)河北省藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年作戰(zhàn)計(jì)劃（2018~2020年）等相關(guān)要求，河北省環(huán)保廳近日發(fā)布《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》征求意見(jiàn)稿，意見(jiàn)稿中指出，2018年年底前，在水泥熟料企業(yè)試點(diǎn)開(kāi)展超低排放改造。完成超低排放改造后，水泥窯廢氣在基準(zhǔn)氧含量10%的條件下，顆粒物、二氧化硫、氮氧化物排放濃度要分別不高于10 mg/m3、50 mg/m3、150 mg/m3。2019年推進(jìn)重點(diǎn)企業(yè)開(kāi)展超低排放改造，2020年完成。

1 生產(chǎn)情況

我公司2500 t/d新型干法水泥生產(chǎn)線，采用五級(jí)單系列懸浮預(yù)熱器帶預(yù)燃爐系統(tǒng)，脫硝系統(tǒng)采用SNCR工藝，于2014年建成并投入運(yùn)行，脫硝系統(tǒng)噴槍安裝4支，鵝頸管前段2支噴槍，鵝頸管后端2支噴槍，兩層噴槍同時(shí)進(jìn)行使用，根據(jù)煙筒在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整氨水用量。在生產(chǎn)過(guò)程中由于原材料、系統(tǒng)壓力、煤、設(shè)備故障等諸多因素影響，預(yù)熱器溫度場(chǎng)反應(yīng)溫度發(fā)生變化，原系統(tǒng)未能根據(jù)預(yù)熱器系統(tǒng)溫度場(chǎng)的變化精確控制氨水噴入量，導(dǎo)致脫硝反應(yīng)效率低，氮氧化物難以控制或穩(wěn)定在排放標(biāo)準(zhǔn)。在排放標(biāo)準(zhǔn)400 mg/Nm3時(shí)，可以滿足要求，當(dāng)排放標(biāo)準(zhǔn)降低到100 mg/Nm3以下，出現(xiàn)氨水用量特別大，氨逃逸超標(biāo)等問(wèn)題。

2 原因分析

我公司2 500 t/d新型干法水泥生產(chǎn)線控制氮氧化物排放在200 mg/Nm3左右時(shí)，噸熟料氨水用量高達(dá)9 kg，同時(shí)氨逃逸高，氨水沒(méi)有發(fā)揮正常脫硝作用。經(jīng)對(duì)使用的噴槍進(jìn)行分析，霧化試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)噴槍流氨水量大，霧化效果差，噴頭容易結(jié)皮堵塞。同時(shí)對(duì)預(yù)熱器系統(tǒng)進(jìn)行熱工標(biāo)定，發(fā)現(xiàn)噴槍周邊溫度場(chǎng)不斷變化，氨水噴量未能根據(jù)溫度的變化而自動(dòng)分配氨水用量。

SNCR管道截面中的流場(chǎng)分布見(jiàn)圖1。不同脫硝狀態(tài)的示意見(jiàn)圖2。

3 改造措施

本次改造采用噴槍多溫度場(chǎng)控制，系統(tǒng)自行調(diào)整不同部位氨水噴入比例，實(shí)現(xiàn)脫硝反應(yīng)最佳溫度場(chǎng)和脫硝效率。

具體改造內(nèi)容：

（1）在鵝頸管后端下行管道及C5出口設(shè)置8支小流量噴槍。

（2）加裝噴槍集成分配系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)氨水用量的精確控制。

（3）優(yōu)化升級(jí)中控計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，從噴氨量?jī)H根據(jù)排放數(shù)據(jù)改為根據(jù)分解爐出口溫度精確控制每層氨水噴量。

（4）同時(shí)采用某斜噴式噴槍，提高氨水霧化效果。

改造后SNCR脫硝流程示意見(jiàn)圖3。斜噴式噴槍結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4。

噴槍采用雙流體噴嘴內(nèi)部混合。噴槍內(nèi)部管與外部管相連接，外部管通過(guò)卡套接頭與噴槍套管連接，噴射角度可以在運(yùn)行期間進(jìn)行改變。噴槍沒(méi)有可移動(dòng)部件，只有外部管是可以活動(dòng)的。在現(xiàn)場(chǎng)可以通過(guò)調(diào)節(jié)外部管以獲得不同的噴霧形式。固定安裝的噴槍通過(guò)外纏不銹鋼的聚四氟乙烯軟管向爐內(nèi)噴射還原劑。

4 改造效果

改造前后氨水單耗及排放數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

從表1可以看出，改造后氮氧化物排放濃度較改造前降低41 mg/Nm3，氨水單耗降低1.71 kg/t，每月節(jié)約氨水用量按120 t計(jì)算，節(jié)約氨水采購(gòu)費(fèi)用120×650=78 000元，年節(jié)約費(fèi)用93.6萬(wàn)元。

按照《河北省環(huán)境保護(hù)稅應(yīng)稅大氣污染物和水污染物適用稅額方案》三檔標(biāo)準(zhǔn)4.8元/當(dāng)量及《應(yīng)稅污染物和當(dāng)量值》大氣污染物氮氧化物污染當(dāng)量值0.95 kg計(jì)，氮氧化物排放濃度降低41 mg/m3時(shí)每日排放量減少41 mg/m3×24 h/d×420 000 m3/h =413 kg/d，每月節(jié)約稅額4.8×30×413/0.95=6.3（萬(wàn)元），年節(jié)約環(huán)保稅75.6萬(wàn)元。本次改造年節(jié)約費(fèi)用共計(jì)169.2萬(wàn)元。