一种玻璃窑SCR脱硝烟气温度控制装置的原理及应用
栏目:协会论文集 发布时间:2020-04-26

一种玻璃窑SCR脱硝烟气温度控制装置的原理及应用

彭龙

摘要:介绍了一种玻璃窑SCR脱硝烟气温度控制装置原理及结构,通过加装控制装置,不仅提高SCR的安全性和脱硝效率,同时使玻璃窑烟气余热得到充分利用,取得了一定的经济效益和社会效益。

关键词:玻璃窑;SCR脱硝 ;烟气温度控制装置 ;余热锅炉

  1 前言

根据玻璃窑炉烟气的性质特点,一般都采取SCR脱硝技术控制烟气氮氧化物排放浓度SCR脱硝技术受窑炉运行条件影响较小,反应条件易于控制,能够达到很高的脱硝效率(可达90%以上),能够满足严格的环保要求。

根据目前玻璃行业的生产规模及燃料使用情况,玻璃窑炉的烟气排放温度为430550,而SCR脱硝装置对烟气温度要求在350~380℃反应时效果最佳,当温度高于380℃ 时,催化剂寿命缩短,脱硝效果差。玻璃熔窑投运3~5年后,烟气的流量和温度均增加,进入SCR脱硝装置的烟气温度将超过设计温度1。为满足SCR脱硝装置的反应温度,需要打开冷风阀,对烟气进行降温,这样不仅影响烟气余热利用和烟气净化系统的运行,也影响了余热发电的利用效率。为了降低对烟气余热利用系统和烟气净化系统的影响,应在SCR脱硝装置前增加烟气温度控制装置。

  2 烟气温度控制装置结构及控制原理

SCR烟气温度控制装置能对玻璃窑炉排烟烟气温度进行有效控制,使进入SCR装置的烟气温度满足脱硝反应最佳温度窗口(350~380℃),有利于烟气净化,并能够充分利用烟气余热,做到节能减排。本SCR烟气温度控制装置主要布置位置如图1所示:




1 烟气降温控制装置流程图

2.1 烟气温度控制装置

本烟气降温控制装置为一种箱形设备,其中内置包含蒸发器和过热器,如图2所示。蒸发器和过热器通过管道分别与余热锅炉汽包相连,通过锅炉汽包的水、汽循环、输送,利用热能交换原理实现热能转换,从而达到对烟气的降温控制。同时本降温控制装置设有旁路烟道,能在降温装置故障(高温需开冷风阀,降低烟气温度)或烟气低温时从旁路经过而不影响玻璃窑炉的运行。



2 烟气降温控制装置及原理

2.2烟气温度控制原理和过程

烟气烟温控制装置主要包括2种介质流程:一是烟气流程,主要是烟气降温的过程;二是汽水流程,主要是饱和水加热成饱和蒸汽,再变成过热蒸汽的过程。余热锅炉汽包的饱和水首先进入蒸发器,水经蒸发器受热后,变成汽水混合物,回到余热锅炉汽包。此过程中玻璃窑炉高温烟气通过蒸发器受热面将热量传递给水,水蒸发后再回流到余热锅炉汽包,高温烟气被冷却降温,可通过控制进入装置的烟气量(烟气侧装有调节风门),实现烟气温度控制。另外余热锅炉汽包的饱和蒸汽送到过热器,饱和蒸汽通过过热器被加热成过热蒸汽,过热蒸汽送往汽轮机组。高温烟气通过过热器和蒸发器的吸热,降温后送到SCR反应器。

在烟气侧设置有烟气调节挡板,通过调节进入装置的烟气量,达到控制烟气温度的目的。通过该降温控制装置,可以灵活的将玻璃窑炉高温烟气温度降至SCR反应最佳温度窗内,使SCR脱硝反应能够顺利平稳地进行。

  3 烟气温度控制装置实际使用实例

某公司玻璃窑炉高温烟气量约80000Nm3/h,正常烟气温度约430℃(经余热锅炉高温段后到372℃),最高烟温可达500℃。该线玻璃窑炉烟气出口装有高温静电除尘器和SCR脱硝装置,同时装有余热锅炉。SCR脱硝设计安装时按烟气温度372℃考虑。正常运行时SCR脱硝反应烟气温度效率曲线如图32

3 烟气温度对SCR脱硝反应效率的影响

当运行一段时间后,玻璃窑炉出口烟气温度上涨,经余热锅炉高温段出口的烟气温度远超过了SCR反应最佳温度窗(350~380℃),达到454℃。为了保证SCR反应催化剂的安全和SCR脱硝反应的稳定运行,特在高温静电除尘器和余热锅炉高温段出口之间烟气管线加装SCR烟气温度控制装置(见图1)。加装SCR烟气温度控制装置前后反应器入口温度如图4

4 加装SCR烟气温度控制装置前后反应器入口温度曲线

加装SCR烟气温度控制装置后,同时将SCR烟气温度控制装置的蒸发器、过热器分别与余热锅炉汽包、汽轮机组之间用管道和调节阀门连接贯通(见图2)。

经实时温度监测,发现通过控制进入SCR烟气降温装置的烟气量,可以将余热锅炉高温段出口的454℃烟气降温至SCR反应最佳温度窗内,最低可降至360℃左右。根据热量衡算,按年运行小时数,取余热锅炉高温段出口平均烟温410℃,按410℃烟气焓值571kJ/m3,360℃烟气焓值501kJ/m3,降温释放出热量:80000×(571-501=5600000kJ/h。余热电站的发电总热效率约为23%,则每小时可增加发电量358kW,扣除装置阻力新增厂用电量,每小时可增加发电量300kW。年运行时间按8000小时计算,则可增加发电量8000×300=240kWh。等价值按306g/kWh,年节能量为734.4t标煤。

综上所述,加装SCR烟气温度控制装置后,保证SCR系统运行安全,脱硝效率提高了2.2%NOX年减排39.43t(入口NOX浓度最大3900mg/Nm3 ,按运行时间取平均值2800mg/Nm3)。由于增加了烟气温度控制装置,回收了烟气的余热,取得了一定经济效益,达到节能减排的目的。

 4总结

本文通过玻璃窑炉高温烟气加装SCR烟气温度控制装置分析和说明,结合实例实际使用情况,该种在玻璃窑炉烟气SCR脱硝反应器前加装烟气降温装置是可行有效的,在满足SCR反应温度要求的同时,也达到了节能减排的目的,并获得了一定经济效益。

参考文献

[1] 方桂平,熊贤周,许建芬,毛奇洲。一种玻璃窑SCR脱硝烟气温度控制装置, CN20779774U2018.08.31

[2]顾庆华,胡秀丽。SCR脱硝反应区域运行温度影响因素研究。洁净煤技术,2015212):79