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一種玻璃窯SCR脫硝煙氣溫度控制裝置的原理及應用

欄目:協會論文集 發布時間:2020-04-26

一種玻璃窯SCR脫硝煙氣溫度控制裝置的原理及應用

彭龍

摘要:介紹了一種玻璃窯SCR脫硝煙氣溫度控制裝置原理及結構,通過加裝控制裝置,不僅提高SCR的安全性和脫硝效率,同時使玻璃窯煙氣余熱得到充分利用,取得了一定的經濟效益和社會效益。

關鍵詞:玻璃窯;SCR脫硝 ;煙氣溫度控制裝置 ;余熱鍋爐

  1 前言

根據玻璃窯爐煙氣的性質特點,一般都采取SCR脫硝技術控制煙氣氮氧化物排放濃度。SCR脫硝技術受窯爐運行條件影響較小,反應條件易于控制,能夠達到很高的脫硝效率(可達90%以上),能夠滿足嚴格的環保要求。

根據目前玻璃行業的生產規模及燃料使用情況,玻璃窯爐的煙氣排放溫度為430550,而SCR脫硝裝置對煙氣溫度要求在350~380℃反應時效果最佳,當溫度高于380℃ 時,催化劑壽命縮短,脫硝效果差。玻璃熔窯投運3~5年后,煙氣的流量和溫度均增加,進入SCR脫硝裝置的煙氣溫度將超過設計溫度1。為滿足SCR脫硝裝置的反應溫度,需要打開冷風閥,對煙氣進行降溫,這樣不僅影響煙氣余熱利用和煙氣凈化系統的運行,也影響了余熱發電的利用效率。為了降低對煙氣余熱利用系統和煙氣凈化系統的影響,應在SCR脫硝裝置前增加煙氣溫度控制裝置。

  2 煙氣溫度控制裝置結構及控制原理

SCR煙氣溫度控制裝置能對玻璃窯爐排煙煙氣溫度進行有效控制,使進入SCR裝置的煙氣溫度滿足脫硝反應最佳溫度窗口(350~380℃),有利于煙氣凈化,并能夠充分利用煙氣余熱,做到節能減排。本SCR煙氣溫度控制裝置主要布置位置如圖1所示:




1 煙氣降溫控制裝置流程圖

2.1 煙氣溫度控制裝置

本煙氣降溫控制裝置為一種箱形設備,其中內置包含蒸發器和過熱器,如圖2所示。蒸發器和過熱器通過管道分別與余熱鍋爐汽包相連,通過鍋爐汽包的水、汽循環、輸送,利用熱能交換原理實現熱能轉換,從而達到對煙氣的降溫控制。同時本降溫控制裝置設有旁路煙道,能在降溫裝置故障(高溫需開冷風閥,降低煙氣溫度)或煙氣低溫時從旁路經過而不影響玻璃窯爐的運行。



2 煙氣降溫控制裝置及原理

2.2煙氣溫度控制原理和過程

煙氣煙溫控制裝置主要包括2種介質流程:一是煙氣流程,主要是煙氣降溫的過程;二是汽水流程,主要是飽和水加熱成飽和蒸汽,再變成過熱蒸汽的過程。余熱鍋爐汽包的飽和水首先進入蒸發器,水經蒸發器受熱后,變成汽水混合物,回到余熱鍋爐汽包。此過程中玻璃窯爐高溫煙氣通過蒸發器受熱面將熱量傳遞給水,水蒸發后再回流到余熱鍋爐汽包,高溫煙氣被冷卻降溫,可通過控制進入裝置的煙氣量(煙氣側裝有調節風門),實現煙氣溫度控制。另外余熱鍋爐汽包的飽和蒸汽送到過熱器,飽和蒸汽通過過熱器被加熱成過熱蒸汽,過熱蒸汽送往汽輪機組。高溫煙氣通過過熱器和蒸發器的吸熱,降溫后送到SCR反應器。

在煙氣側設置有煙氣調節擋板,通過調節進入裝置的煙氣量,達到控制煙氣溫度的目的。通過該降溫控制裝置,可以靈活的將玻璃窯爐高溫煙氣溫度降至SCR反應最佳溫度窗內,使SCR脫硝反應能夠順利平穩地進行。

  3 煙氣溫度控制裝置實際使用實例

某公司玻璃窯爐高溫煙氣量約80000Nm3/h,正常煙氣溫度約430℃(經余熱鍋爐高溫段后到372℃),最高煙溫可達500℃。該線玻璃窯爐煙氣出口裝有高溫靜電除塵器和SCR脫硝裝置,同時裝有余熱鍋爐。SCR脫硝設計安裝時按煙氣溫度372℃考慮。正常運行時SCR脫硝反應煙氣溫度效率曲線如圖32

3 煙氣溫度對SCR脫硝反應效率的影響

當運行一段時間后,玻璃窯爐出口煙氣溫度上漲,經余熱鍋爐高溫段出口的煙氣溫度遠超過了SCR反應最佳溫度窗(350~380℃),達到454℃。為了保證SCR反應催化劑的安全和SCR脫硝反應的穩定運行,特在高溫靜電除塵器和余熱鍋爐高溫段出口之間煙氣管線加裝SCR煙氣溫度控制裝置(見圖1)。加裝SCR煙氣溫度控制裝置前后反應器入口溫度如圖4

4 加裝SCR煙氣溫度控制裝置前后反應器入口溫度曲線

加裝SCR煙氣溫度控制裝置后,同時將SCR煙氣溫度控制裝置的蒸發器、過熱器分別與余熱鍋爐汽包、汽輪機組之間用管道和調節閥門連接貫通(見圖2)。

經實時溫度監測,發現通過控制進入SCR煙氣降溫裝置的煙氣量,可以將余熱鍋爐高溫段出口的454℃煙氣降溫至SCR反應最佳溫度窗內,最低可降至360℃左右。根據熱量衡算,按年運行小時數,取余熱鍋爐高溫段出口平均煙溫410℃,按410℃煙氣焓值571kJ/m3,360℃煙氣焓值501kJ/m3,降溫釋放出熱量:80000×(571-501=5600000kJ/h。余熱電站的發電總熱效率約為23%,則每小時可增加發電量358kW,扣除裝置阻力新增廠用電量,每小時可增加發電量300kW。年運行時間按8000小時計算,則可增加發電量8000×300=240kWh。等價值按306g/kWh,年節能量為734.4t標煤。

綜上所述,加裝SCR煙氣溫度控制裝置后,保證SCR系統運行安全,脫硝效率提高了2.2%,NOX年減排39.43t(入口NOX濃度最大3900mg/Nm3 ,按運行時間取平均值2800mg/Nm3)。由于增加了煙氣溫度控制裝置,回收了煙氣的余熱,取得了一定經濟效益,達到節能減排的目的。

 4總結

本文通過玻璃窯爐高溫煙氣加裝SCR煙氣溫度控制裝置分析和說明,結合實例實際使用情況,該種在玻璃窯爐煙氣SCR脫硝反應器前加裝煙氣降溫裝置是可行有效的,在滿足SCR反應溫度要求的同時,也達到了節能減排的目的,并獲得了一定經濟效益。

參考文獻

[1] 方桂平,熊賢周,許建芬,毛奇洲。一種玻璃窯SCR脫硝煙氣溫度控制裝置, CN20779774U,2018.08.31

[2]顧慶華,胡秀麗。SCR脫硝反應區域運行溫度影響因素研究。潔凈煤技術,2015,212):79。

 


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