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)濟活動的影響，全面達到超低排放的企業(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%）能達到現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)，但達不到環(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 37m/s，SCR 進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。為進一步提高環(huán)保水平，相關(guān)從業(yè)者仍需不斷探索改進。