水泥窑六级预热器配套高温高尘SCR反应器布置方法

本文对比研究了水泥窑六级预热器配套高温高尘SCR反应器的三种布置方式的烟气管道长度、热损失和阻力。结果表明，将SCR反应器布置在窑尾余热锅炉上方，可以减小从预热器到SCR反应器管道的距离，从而减少烟气温降，减少热损耗，减小管道阻力，能更好地改善六级预热器出口废气温度低，不利于催化剂反应的问题，同时降低系统阻力，减少能耗。1、生产情况介绍我公司现有三条熟料生产线，其中一线熟料生产线为2 000t/d新型干法水泥生产线，于2008年6月份投产，工艺装备相对落后，即将进行淘汰；二线熟料生产线为4 000t/d新型干法水泥生产线（带15MW余热发电），于2010年6月份投产，生料磨为TRMR53.4辊式磨，回转窑窑型为Φ4.8m×74m，2019年配套建成水泥窑协同处置生活垃圾和污泥项目，2021年建成水泥窑协同处置危废项目，2022年建成高温高尘SCR脱硝系统；三线熟料生产线为2 000t/d新型干法熟料生产线（带6MW余热发电），于2012年10月份投产，生料磨为辊压机终粉磨系统（TRP180-170辊压机），回转窑窑型为Φ4.4m×52m，2021年建成水泥窑协同处置危废项目，2023年初进行超低排放及节能技改，将五级预热器改为六级预热器，在窑尾锅炉上方增加SCR反应器。2、项目实施的必要性环保政策日趋严格，监测技术逐步提高，对排放综合治理能力提出更高要求。环保政策要求水泥企业在规定期内完成生产线的超低排放改造，实现颗粒物≤10mg/Nm3，SO2≤30mg/Nm3，NOx≤50mg/Nm3，氨逃逸≤8mg/Nm3。政府督查组重点督导检查各个企业的氨逃逸问题，明确要求不能达标的企业一律不能生产。有专项政府通知要求加大氨逃逸治理力度，水泥、平板玻璃企业脱硝系统氨排放浓度不得高于8mg/Nm3。地方市环保局召集相关企业负责人召开局长座谈会，要求各水泥企业要加快脱硝设施提升改造进度，指定专人负责、倒排工期、挂图作战，确保2023年开工前全部完成SCR脱硝设施建设。如SCR超低排放项目单独实施，系统阻力将增加600Pa以上，导致能耗升高。为契合高质量发展要求，避免重复投资，结合GB16780—2021能耗限额一级标准，需要对预热器进行高标准节能降阻改造。《建材工业鼓励推广应用的技术和产品目录（2022本）》中，推荐预热器及预分解系统升级改造时采用六级高效预热器系统。综上所述，我公司于2023年初对三线进行超低排放及节能技改项目。3、技改主要内容技改主要内容：预热器五级改为六级，预热器各级进行降阻改造；超低排放SCR脱硝系统采用高温高尘SCR脱硝技术对烟气进行治理。新建SCR反应器，氨水通过喷射模块喷入C1至C0烟道，气化后和烟气充分混合，进入SCR反应器，经催化脱硝后，进入余热发电窑尾锅炉。考虑到出预热器烟气温度和管道阻力问题，将SCR反应器布置在窑尾余热锅炉上方，以减少预热器到SCR反应器管道距离，最大程度减少管道阻力和温降。SCR反应器进口设有电动阀门，在SCR系统临时检修时可通过原有旁路而不影响窑系统运行。烟气中的粉尘经过吹灰器吹扫、窑尾锅炉，汇总至现有输灰系统。整个脱硝系统由SCR反应器、进口烟气管道喷氨系统、催化剂、吹灰系统、压缩空气系统、控制系统等组成。为防止催化剂积灰、堵塞、减少压降，保障反应顺利进行，在催化剂上部设置清灰装置，选用声波吹灰加耙式热空气吹灰器。整个脱硝反应器在进口和出口及催化剂位置安装有温度、压力、流量、烟气成分等检测设备、探头，从而保证整个系统运行数据的实时自动化、可视化。4、高温高尘SCR反应器布置方案按照常规做法将高温高尘SCR反应器布置在窑尾余热锅炉旁，SCR反应器混凝土框架高6m，SCR反应器进口管道在预热器出口管道105m处引管道至SCR反应器顶部35m处，出口管道由SCR反应器10.8m处引管道至窑尾余热锅炉顶61.5m处，SCR进口管道长70m，出口管道长50.7m，总长120.7m。方案一布置见图1。图1方案一布置图将高温高尘SCR反应器布置在窑尾余热锅炉旁，为减少反应器进出口管道长度，将SCR反应器混凝土框架加高至40m，SCR反应器进口管道在预热器出口管道105m处引管道至SCR反应器顶部69m处，出口管道由SCR反应器44.8m处引管道至窑尾余热锅炉顶61.5m处，SCR进口管道长36m，出口管道长16.7m，总长52.7m。方案二布置见图2。图2方案二布置图进一步减小反应器进出口管道长度，将SCR反应器直接安装在窑尾余热锅炉上方，SCR反应器进口管道在预热器出口管道105m处引管道至SCR反应器顶部86m处，没有出口管道，SCR反应器灰斗直接引至窑尾余热锅炉顶，SCR进口管道长19m，出口管道长0m，总长19m。方案三布置见图3，现场见图4。图3方案三布置图图4高温高尘SCR方案三现场图片通过对比SCR进出口管道总长度，方案一120.7m，方案二52.7m，方案三19m。综合考虑系统阻力和温降，显然方案三更适合六级预热器配套高温高尘SCR反应器的布置方法。5、实施效果项目于2023年4月份完成建设，调试运行后NOx排放浓度32mg/Nm3，氨逃逸浓度3mg/Nm3，SCR系统总阻力530Pa，系统温降3℃，氨水消耗2.88kg/t。6、结束语针对六级预热器配套的高温高尘SCR反应器布置在窑尾余热锅炉上方能很好地解决温降和管道阻力问题。项目实施后，NOx和氨逃逸可获得