氧化鋁焙燒爐脫硝改造案例分析

        描 述 ：工業(yè)窯爐生產(chǎn)工況復(fù)雜，不同行業(yè)差距較多，現(xiàn)有成熟的環(huán)保技術(shù)大多不能直接應(yīng)用。作者重點介紹氧化鋁行業(yè)焙燒爐煙氣脫硝改造的方案選擇和工程應(yīng)用情況，希望能夠給相關(guān)從業(yè)人員的研究起到一定的參考作用。

      1 前言2019 年國家生態(tài)環(huán)境部發(fā)《關(guān)于加強重污染天氣應(yīng)對夯實應(yīng)急減排措施的指導(dǎo)意見》，按照工藝裝備、有組織排放限值、無組織控制措施、運輸方式等環(huán)?？冃綄⑵髽I(yè)分為 A、B、C 三類，分別采取不同重污染預(yù)警等級應(yīng)對措施和力度，提前告知企業(yè)，指導(dǎo)企業(yè)合理安排生產(chǎn)，在保障公眾身體健康的同時，非常大程度減少對企業(yè)經(jīng)濟(jì)活動的影響，全面達(dá)到超低排放的企業(yè)列為 A 級，這類企業(yè)在冬季重污染應(yīng)對時不需采取限產(chǎn)或停產(chǎn)等減排措施。

            中鋁集團(tuán)下屬某公司氧化鋁廠共有4臺氧化鋁焙燒爐，使用天然氣、煤制氣作為燃料，將氫氧化鋁焙燒為氧化鋁。每臺焙燒爐氧化鋁產(chǎn)能為 1600t/ 天，焙燒爐尾部各配一臺電收塵器，單臺煙氣量為 250000m3/h，出口煙氣溫度180℃～ 210℃，焙燒爐本體現(xiàn)有 SNCR 脫硝系統(tǒng)，氮氧化物排放濃度 100mg/Nm3（含氧量 8%）能達(dá)到現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)，但達(dá)不到環(huán)保 A 級企業(yè)≤ 50mg/Nm3的標(biāo)準(zhǔn)。2 脫硝技術(shù)概述工業(yè)窯爐煙氣脫硝不同于電站鍋爐的脫硝，由于窯爐形式多樣、煙氣成分差別大，所以脫硝的工藝方法多樣。

            目前，國內(nèi)外應(yīng)用較多且廣泛實用的脫硝技術(shù)主要有低 NOx 燃燒技術(shù)、選擇性非催化還原脫硝技術(shù)（SNCR）、選擇性催化還原脫硝技術(shù)（SCR）及低 NOx 燃燒與 SNCR、SCR 聯(lián)合脫硝技術(shù)等。低 NOx 燃燒技術(shù)包括 ：

①空氣分級燃燒技術(shù) ：②燃料分級燃燒技術(shù) ：③濃淡燃燒技術(shù) ；④煙氣再循環(huán)燃燒技術(shù)。選擇性非催化還原（SNCR）脫硝技術(shù)，是指在沒有催化劑存在的條件下，利用還原劑將煙氣中的 NOx 還原為無害的氮氣和水的一種脫硝方法。但實際應(yīng)用 SNCR 設(shè)計效率一般取 40% ～ 60%。選擇性催化還原（SCR）脫硝技術(shù)，是指在 O2和非均相催化劑存在條件下，用還原劑 NH3 將煙氣中的 NO 還原為無害的N2 和水的工藝。

       上自儀技術(shù)脫硝率高，設(shè)計脫硝率可大于 90%。3 脫硝技術(shù)方案論證案例項目焙燒爐現(xiàn)有低氮燃燒器和 SNCR 脫硝系統(tǒng)，作者提出以下三個比選方案

    ：3.1 方案一 SNCR+高塵 SCR聯(lián)合脫硝二級旋風(fēng)筒出口煙氣溫度在 300 ～ 380℃之間，含塵濃度 80g/m3，適合中溫催化劑的溫度窗口，本方案擬將二級旋風(fēng)筒出口部分熱風(fēng)管道拆除，改建 SCR 反應(yīng)器，煙氣自上而下經(jīng)過 SCR 反應(yīng)器脫硝，與現(xiàn)有的 SNCR 系統(tǒng)形成聯(lián)合脫硝系統(tǒng)，運行過程中 SNCR 噴槍噴入足量的尿素溶液，為后續(xù) SCR 脫硝反應(yīng)提供還原劑?！?.2 方案二 SNCR+ 低塵 SCR聯(lián)合脫硝

除塵器出口的粉塵濃度低于 10mg/Nm3，煙氣溫度在180℃～ 200℃之間，適合低溫催化劑的溫度窗口，本方案擬在除塵器后新建 SCR 反應(yīng)器，將除塵器出口的煙氣引入新建的 SCR 反應(yīng)器，煙氣自上而下經(jīng)過反應(yīng)器脫硝后，經(jīng)過煙囪排入大氣。

     3.3 方案三 SNCR+除塵脫硝一體化除塵器第三電場改造為金屬膜除塵后上部加高，布置單層脫硝催化劑，金屬膜除塵器出口的粉塵濃度低于10mg/Nm3，煙氣溫度在180℃～ 200℃之間，本方案擬采用低溫涂敷時催化劑，煙氣自金屬膜除塵器出口經(jīng)過催化劑脫硝后，再經(jīng)過煙囪排入大氣。

       3.4 方案對比三種方案對比如表。結(jié)合項目實際情況，案例項目按方案一具體實施，項目投運以后 NOx 排放濃度＜ 30mg/Nm3，達(dá)到環(huán)保 A 級企業(yè)≤50mg/Nm3的標(biāo)準(zhǔn)。4 焙燒爐SCR高塵布置注意事項

      4.1 催化劑溫度窗口選擇焙燒爐烘爐過程，投料之前煙氣非常高溫度約 600℃，持續(xù)時間 2 小時左右，煙氣進(jìn)入 SCR 前采取降溫措施。中溫催化劑要求的非常低停運溫度不能低于 300℃，非常高停運溫度不能高于 450℃。

     4.2 SCR 進(jìn)口煙氣流場均化措施案例項目 SCR 處理的煙氣含有高濃度氫氧化鋁且煙氣流速高達(dá) 37m/s，SCR 進(jìn)口煙氣需做計算機流場模擬分析，從而設(shè)置必要的導(dǎo)流和整流設(shè)施。4.3 SCR 正壓高塵布置進(jìn)出口壓力表選擇正壓高塵工況普通壓力表無法正常使用，該項目選用連續(xù)在線吹掃型壓力表。

      5 結(jié)束語隨著國家和地方環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)越來越嚴(yán)格，選用超低排放的脫硝工藝處理工業(yè)窯爐煙氣 NOx 勢在必行，氧化鋁焙燒爐 SCR 脫硝改造的成功應(yīng)用，為鋁行業(yè)環(huán)保治理項目擴展新的技術(shù)起點，為實現(xiàn)超低排放和降低運行成本起到作用。為進(jìn)一步提高環(huán)保水平，相關(guān)從業(yè)者仍需不斷探索改進(jìn)。