玻璃熔窑烟气脱硝系统工程设计及原理

1、一、工程概况：1、本项目涉及玻璃熔窑烟气脱硝系统工程。生产线的具体参数见下表:序 号项目名称单位熔化量处理后烟气 排放指标1烟气流量Xm3/h3万2烟气含尘量mg./Nm3503氮氧化合物浓度mg/Nm33000300678燃料天然气2、业主方将进行烟气的脱硫脱硝和除尘处理。设备的排列顺序为除尘，脱硝, 最后进行脱硫。工艺设计总流量为30000 n）3/h,压力为3500 PAo3、烟气量：3.1因周期性换火的影响，造成烟气流量和硫、氮含量的波动。3. 2“三位一体”（脱硝、脱硫、除尘）的烟气整体处理系统中，互相干扰影 响，漏风量增加。3. 3窑龄后期比初期的烟气量增加约2030% （漏风与燃

2、料增加）。3.4系统整体烟气量和压降参数需考虑余热等部分的漏风量和部分阻塞后 的压降增加值。3、上述烟气及烟尘的特点，必须在脱硝、脱硫、除尘系统设计和运行中予以充 分重视，并采取相应的工艺措施。二、脱硝脱硫除尘系统设计的技术要求1、总则烟气脱硝、系统设备、装置的设计、制造、安装、调试、试验及检查、 试运行、考核、最终交付等，应符合相关的中国法律、规范以及最新版的ISO和 IEC标准。如上述标准均不适用，业主方和投标方讨论确定。本工程脱硝还原剂为氨水（20峪农度），利用本公司专利技术进行蒸发处 理，充分提高需方的烟气温度利用率。下述技术方案在与业主充分交流后，将做适应性修改。2、系统工艺路线要求

3、. 1采用：布袋除尘技术+SCR脱硝（脱硝还原剂采用氨气）。.2系统工艺路线：tr窑炉烟气一布袋除尘-SCR脱硝引风机烟囱 一3、设计参数要求脱硝工艺采用SCR法，脱硝层数按3层设置；处理后烟气排放要求：执行建材行业自2014年开始执行的国家标准：NOx最终排放浓度小于mg/Nm3脱硝、除尘系统设置烟气旁路系统。在系统部分或全部停运时，要确保 窑炉烟气的排放、窑压的稳定。脱硝反应器布置：玻璃熔窑排出经布袋除尘后的烟气温度210度，基本符合SCR脱硝反应器进 口温度的要求。脱硝还原剂采用氨气（浓度20%）,新设置氨气系统供应。设备年利用小时按8600h,装置可用率不小于98%,服务寿命为10年。

4、10总平面布置经实地勘察并与业主交流后，提出优化的平面布置方案。3.11设计技术指标序号参数单位设计指标1设计脱硝效率%902装置可用率%983脱硝系统阻力Pa15003. 12承包方项目范围序号工作名称设计范围工程范围备注1脱硝装置是是2氨区部分M.是新建氨水系统三、脱硝系统技术方案：1、工艺路线本项目设计采用“SCR低尘”脱硝工艺，含尘烟气经布袋除尘器温至210 230c进入脱硝反应器，该工艺对催化剂模块的吹灰清扫技术要求很高，本公司的优化技术可以做到 稳定连续的清灰吹扫，保持催化剂床层的积灰与清灰的动态稳定，保持脱硝反应 器的畅通，能够长周期、稳定、连续运行。本方案的SCR脱硝反应器的设

5、计脱硝效率可以达到90%以上，当装置进口烟 气中NOx的含量不大于2700mg/Nm3时，能够保证脱硝装置出口烟气中NOx含量不 大于 500mg/Nm32、设计采用的标准与规范脱硝装置的设计、制造、安装、调试、试验及检查、试运行、考核、最终交 付等符合相关的中国法律及规范。对于标准的采用符合下述原则：与安全、环保、健康、消防等相关的事项执行中国国家及地方有关法规、 标准；2设备和材料执行设备和材料制造商所在国标准；3建筑、结构执行中国电力行业标准或中国相应的行业标准。3、烟气脱硝技术方案：3.1脱硝工艺简介有关NOx控制方法从燃料的生命周期的三个阶段入手，即燃烧前、燃烧中和 燃烧后。当前，燃

6、烧前脱硝的研究很少，在燃烧中和燃烧后的NOx的控制是重点。 所以把燃烧中NOx的所有控制措施统称为一次措施，把燃烧后的NOx控制措施统 称为二次措施，又称为烟气脱硝(脱氮)技术。目前普遍采用的燃烧中NO、：控制技术即为低NOx燃烧技术，主要有低NOx燃 烧器、空气分级燃烧和燃料分级燃烧。.1应用在工业窑炉和锅炉上的烟气脱硝技术主要有选择性催化还原技 术(Selective Catalytic Reduction,简称SCR)、选择性非催化还原技术 (Selective Non-Catalytic Reduction,简称 SNCR)及 SNCR/SCR 混合烟气脱 硝技术。. 2把脱硝工艺根据

7、温度范围和是否前置除尘器做简单汇总划分:1.2.1按照温度范围划分：中温脱硝(SCR)：脱硝温度210220C,氮氧化物活性低需使用催化剂, 再加入脱硝剂如尿素、氨气等，反应成2气脱除。脱硝效率可达8090%以上。 氨气的逃逸率可小于3PPmo催化剂一般使用以氧化钛(Ti02)为基材、含钿、 陶瓷质的催化剂。其中钮的含量较低，尽量减少在脱硝的同时把S02氧化成S03 的数量，从而减少后续可能出现的酸露点腐蚀和S03气溶胶影响1.2. 2按照含尘量划分：低尘布置：原烟气经前置除尘器后再进入脱硝系统，需增加除尘器的投资，而且前置高 温电除尘器在玻璃熔窑烟灰含金属Na量较高、比电阻值不相符的工况下，

8、其运 行稳定性是很大的问题。3脱硝工艺的选择在确定基本工艺路线的基础上，另一个重点需考虑工 业窑炉燃料的品种的变化导致的烟尘含量和烟尘中的金属元素的变化，这是影响 高尘或低尘工艺布置方式的重要因素。该项目250t/d玻璃熔窑的燃料品种为煤制气，烟尘含量一般小于 600mg/Nm3o特点是烟尘颗粒较大、较干燥粘性小。玻璃熔窑烟气采用SCR技术能否成功的关键是催化剂床层的吹灰清扫技术 的有效性。即便是加装了前置除尘器，也只是减缓了催化剂床层积灰，以及受烟 尘金属元素影响而失活的经受时间，其有效的吹灰技术也是必不可少。本设计方案采用优化、已得到长期实践工况验证的压缩空气动态吹灰技术， 实现催化剂床层

9、的积灰与清灰的动态平衡，从而保持催化剂床层的畅通与脱硝效 能。2 SCR烟气脱硝技术近几年来选择性催化还原烟气脱硝技术(SCR)发展较快，是应用最广泛的烟 气脱硝技术。3. 2. 1 SCR脱硝反应目前常用的SCR工艺主要分为氨法SCR和尿素法SCR两种。此两种法都是利 用氨对NOx的还原功能，在催化剂的作用下将N0 x(主要是N0)还原为对大气没有 多少影响的N2和水。尿素法SCR与氨法SCR的不同点，是要先利用一种设备将尿素转化为氨之后输送至SCR触媒反应器。它转换的方法需将尿素注入分解室 中，此分解室提供尿素分解所需的混合时间、驻留时间及温度，分解出的氨基产 物即成为SCR的还原剂，通过

10、触媒实施化学反应后生成氨及水。尿素分解室中分 解成氨的方法有热解法（热解温度约400C）和水解法，主要化学反应方程式为: NH2CONH2+H2O-2NH3+C02在整个工艺的设计中，通常是先使氨蒸发，然后和稀释空气或烟气混合，最 后通过分配格栅喷入SCR反应器上游的烟气中。典型的SCR反应原理示意图如下:Nil 3催化剂层2H2O20-11 2 08NOxX*nh3Z O-NO原烟气 f 8 NO 01K Qxx.NH3%烟气在SCR反应器内，NO通过以下反应被还原:4N0+4NH3+02 - 3N2+6H20 6N0+4NH3f 52+6H20当烟气中有氧气时，反应第一式优先进行，因此氨消

11、耗量与0还原量有一 对一的关系。在高温熔窑的烟气中，N02一股约占总的NOx浓度的5%, N02参与的反应如 下：2N02+4NH3+02f 3N2+6H206NO2+8NH3f 7N2+12H20在绝大多数工业窑炉烟气中，N02仅占NOx总量的一小部分，因此N02的影 响不显著。玻璃熔窑燃烧温度接近1600C,烟气中的NO约占NOx总量的95%。SCR系统NOx脱除效率通常很高，喷入到烟气中的氨几乎完全和NOx反应。 有极少量氨不参与反应，而是作为氨逃逸离开了反应器。一般对于新的催化剂， 氨逃逸量很低。但随着催化剂失活或者表面被飞灰覆盖或堵塞，氨逃逸量就会增 加，为了维持需要的NOx脱除率，

12、就必须增加反应器中NH3/N0X摩尔比。当不能 保证预先设定的脱硝效率和（或）氨逃逸量的性能标准时，就必须在反应器内添 加或更换新的催化剂以恢复催化剂的活性和反应器性能。从新催化剂开始使用到 被更换这段时间称为催化剂寿命。3. 2. 2 SCR系统组成及反应器布置在选择催化还原工艺中，NOx在在催化剂的作用下被NH3还原成N2。催化剂 安放在一个固定的反应器内，烟气穿过反应器平行流经催化剂表面。催化剂单元 通常垂直布置，烟气自上向下流动。如下图所示：脱硝反应器的总括图(乖向:流型)SCR系统一般由氨的储存系统、氨与空气混合系统、氨喷入系统、反应器系 统、SCR旁路、检测控制系统等组成。下图为典

13、型SCR烟气脱硝工艺系统基本流 程简图：前而忧阳下也饥本项目采用选择性催化还原法(SCR)o4、SCR工艺系统说明SCR脱硝的主系统由三个子系统组成，SCR反应器及本体附属系统、水氨储 存供应系统和氨气注入系统。另外辅助系统有烟道风机系统、压缩空气系统。4.1氨的储存系统本项目设计采用氨水作为脱硝剂，物料平衡表:参数数值还原剂类型氨水浓度（%）20脱硝效率（舟） 90氨逃逸（ppm）3003NOx初始排放浓度mg/Nm327004NOx达标排放浓度mg/Nm32005设计脱硝效率%95%6脱硝工艺SCR7氨水（20%）耗量kg/h1108年运行时间h/a87609装置连续使用率295 %10氨

14、逃逸浓度5ppm除尘技术方案为达到客户要求的粉尘含量，除尘设备共14室，1400条布袋。具体说明如下：根据脱硫系统工艺要求，为提高脱硫效率，选用专为玻璃烟气脱硫开发的 耐高温耐腐蚀型脉冲布袋除尘器来净化脱硫后烟气，布袋除尘器除了有高效的除 尘效率外，滤袋表面的粉尘层中未完全反应的吸收物质还可以与烟气中的S0：反 应，提高脱硫效率和吸收剂的利用率。4. 3.1设备组成玻璃熔窑脱硫专用布袋除尘器由运行平稳、低阻、低能耗、清灰效果好、 占地面积小的离线清灰低压脉冲布袋除尘器本体、保护系统、压缩空气系统（包 括储气罐、油水分离器、 柜）等组成。4. 3. 2布袋除尘器原理管路）、控制系统（包括仪器仪表

15、、控制柜、现场操作脉冲布袋除尘器 由进气箱、出气箱、风 门、灰斗、下箱体、上 箱体、花板、滤袋、袋 笼、喷吹清灰系统、气 源处理系统、走梯平 台、旁通管等组成，含 尘气体从进气箱经灰 斗进入下箱体内，上、 下箱体间花板上固定 有滤袋和袋笼，袋笼安 装在滤袋内，起支撑滤 袋作用，防止滤袋吸扁。净化后的气体经上箱体、出气箱排出除尘器，当滤袋表 面的粉尘层太厚，气体通过时阻力太高，喷吹清灰系统中脉冲阀打开，压缩空气 从气包经喷吹管喷出，强大的气流将滤袋表面的粉尘抖落到灰斗中。4. 3. 3除尘系统设计除尘器设置专门的旁通管，可以在除尘器内部将烟气完全旁通。布袋除尘器 的进气箱与出气箱之间安装有隔板和旁通阀，正常工作时旁通阀关闭、