國內(nèi)首套高溫高塵SCR脫硝系統(tǒng)在海螺水泥順利投產(chǎn)

　　隨著水泥行業(yè)對氮氧化物和氨逃逸的排放標(biāo)準(zhǔn)逐步提高，各大水泥廠商也在通過各種途徑滿足新的排放要求。作為行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)之一，安徽海螺水泥有限公司走在了前列。通過采用來自德國蒂森克虜伯的選擇性催化還原脫硝技術(shù)（SCR），海螺水泥旗下的濟(jì)寧海螺、南京中國水泥廠共三條日產(chǎn)量5000噸水泥生產(chǎn)線可以成功實現(xiàn)中國水泥生產(chǎn)的最嚴(yán)排放標(biāo)準(zhǔn)。

　　在中國眾多省市，水泥生產(chǎn)中氮氧化物和氨逃逸的排放標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值已經(jīng)降低或正在逐步下調(diào)，這和德國比較類似。在德國，水泥廠必須遵守《德國聯(lián)邦污染控制法》第17號條例規(guī)定的各項標(biāo)準(zhǔn)，其中日平均值為：氮氧化物200mg/Nm³ ，氨逃逸30mg/Nm³；每半小時平均值為：氮氧化物400mg/Nm³ ，氨逃逸60mg/Nm³ 。在中國，采用蒂森克虜伯SCR設(shè)備的濟(jì)寧海螺和南京中國水泥廠的目標(biāo)限值為：氮氧化物排放每小時平均值為100mg/Nm³，氨逃逸平均值8mg/Nm³ 。憑借蒂森克虜伯當(dāng)前的先進(jìn)技術(shù)水平，完全能夠遠(yuǎn)超這些排放要求。

　　濟(jì)寧海螺和南京中國水泥廠采用的蒂森克虜伯高溫高塵SCR系統(tǒng)

　　經(jīng)過約5個月的建設(shè)，蒂森克虜伯在中國首套高溫高塵SCR系統(tǒng)于2019年8月在濟(jì)寧海螺成功完成試運行并投入使用。另外兩套SCR系統(tǒng)也將在南京中國水泥廠投入使用。蒂森克虜伯這一高溫高塵SCR系統(tǒng)可以實現(xiàn)每條生產(chǎn)線380,000 Nm³/h煙氣量的脫硝（表1），憑借這一在全球經(jīng)過驗證的高溫高塵SCR系統(tǒng)，濟(jì)寧海螺和南京中國水泥廠能夠長期穩(wěn)定地把氮氧化物排放值控制在100mg/Nm³以下，氨逃逸在8mg/Nm³以下，甚至更低的水平。

　　同時與半塵系統(tǒng)相比，高塵系統(tǒng)的阻力增加值非常低，目前脫硝系統(tǒng)運行阻力在500Pa左右，而且系統(tǒng)溫降也比半塵系統(tǒng)低很多，噴氨量也能大幅降低。目前該項目的氨水消耗量較之于SCR投產(chǎn)前節(jié)省了60%以上，與半塵系統(tǒng)相比故障點減少，系統(tǒng)穩(wěn)定性也大幅提升，是目前運行成本最低的SCR系統(tǒng)。

　　應(yīng)用了蒂森克虜伯的高溫高塵SCR技術(shù)后，濟(jì)寧海螺（圖1）、南京中國水泥廠（圖2）可以達(dá)到并低于最低的氮氧化物和氨逃逸排放標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值。

　　圖1：濟(jì)寧海螺使用的蒂森克虜伯SCR系統(tǒng)

　　圖2：中國水泥廠使用的蒂森克虜伯SCR系統(tǒng)

　　自2006年以來經(jīng)過驗證的成熟技術(shù)

　　蒂森克虜伯在德國等多個國家的十余個水泥廠積累了多年經(jīng)驗，能夠把水泥廠的氮氧化物控制在超低排放標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，技術(shù)非常成熟。自十多年前第一套系統(tǒng)投入使用以來，蒂森克虜伯SCR系統(tǒng)已成功證明，這一高溫高塵SCR系統(tǒng)能持續(xù)減少氮氧化物和氨逃逸的排放，而且性能可靠。自2013年8月份以來，所有已經(jīng)建成的SCR系統(tǒng)全年運轉(zhuǎn)率都在95%以上。

　　在濟(jì)寧海螺和南京中國水泥廠建設(shè)新的高溫高塵SCR系統(tǒng)

　　包括材料供應(yīng)在內(nèi)的完整混凝土和鋼結(jié)構(gòu)工程均由安徽海螺完成；所有核心組件（含催化劑模塊）均由蒂森克虜伯從歐洲提供，由安徽海螺安裝、建設(shè)施工，并由蒂森克虜伯負(fù)責(zé)調(diào)試。基于雙方良好的合作，該項目在10個月內(nèi)竣工，與歐洲項目相比，節(jié)省了50%以上的時間。

　　催化劑的外殼在工廠預(yù)先組裝，然后拆卸運輸至濟(jì)寧海螺和南京中國水泥廠。在預(yù)組裝現(xiàn)場，通過借助裝配輔助設(shè)備快速、精確地焊接反應(yīng)器壁。隨后，整層裝置只需用起重機吊起并安放到最終安裝位置。工廠的前期預(yù)備工作大大縮短了設(shè)施的施工時間，提高了工藝質(zhì)量。

　　濟(jì)寧海螺和南京中國水泥廠的高溫高塵SCR系統(tǒng)建在混凝土臺上，單座SCR系統(tǒng)的基底占地面積約為16×17m。

　　為了安裝催化劑，使用鏈?zhǔn)狡鹬貦C和專門開發(fā)的提升托架，借助該類裝置，約1.3噸重的催化劑模塊可通過軌道系統(tǒng)運至反應(yīng)器中。在反應(yīng)器中，再次使用鏈?zhǔn)狡鹬貦C和裝配輔助設(shè)備來定位催化劑模塊。這項工作必須非常小心地完成，因為陶瓷催化劑模塊對沖擊非常敏感，極易損壞。

　　清灰系統(tǒng)

　　水泥廠中運行良好的高塵SCR系統(tǒng)中的關(guān)鍵部分是清灰系統(tǒng)，其要求與其他行業(yè)SCR使用的傳統(tǒng)吹灰器有很大不同。

　　自行研發(fā)、性能可靠且經(jīng)過驗證的蒂森克虜伯清灰系統(tǒng)可確保濟(jì)寧海螺和南京中國廠水泥廠約95g/Nm³（每小時約30,000 kg）高粉塵與煙氣一同通過催化劑模塊，而不會發(fā)生堵塞。水泥粉塵含有大量粘土，比其他行業(yè)的粉塵相比會更粘，這就使得清灰更加困難。

　　濟(jì)寧海螺和南京中國水泥廠采用的蒂森克虜伯高塵SCR系統(tǒng)每層安裝有四臺清灰裝置。按順序運行的清灰系統(tǒng)必須確保把粉塵吹過催化劑模塊，從而防止粉塵堆積或粉塵堵塞。清灰過程逐層進(jìn)行，并且始終從頂部催化劑層開始除塵。清灰系統(tǒng)需要使用特殊要求的脈沖空氣，每條窯生產(chǎn)線使用三臺壓縮機，其中的一臺備用。

　　蒂森克虜伯的經(jīng)驗總結(jié)

　　經(jīng)驗表明，平均每2至3年需要更換一層新的催化劑模塊。這些催化劑模塊的使用壽命在很大程度上取決于機械應(yīng)力（水泥粉塵造成的磨損）以及堿重金屬的“失活”效應(yīng)。堿重金屬的種類和數(shù)量取決于所用的原料和燃料。研究結(jié)果表明，許多因素對SCR系統(tǒng)的性能都有影響，催化劑模塊的使用壽命與其他行業(yè)大不相同。

　　蒂森克虜伯在全球水泥行業(yè)中具備最豐富的SCR系統(tǒng)脫硝經(jīng)驗。幾年來，在另外十余個高塵和半塵SCR項目中進(jìn)行了廣泛的測量和檢測。

　　“我們非常榮幸能夠與全球知名的海螺水泥在國內(nèi)首次開展SCR技術(shù)的合作。這一項目的成功再次證明，我們的技術(shù)能夠幫助客戶滿足最為嚴(yán)苛的排放目標(biāo)。同時，我們也希望，能夠?qū)⑦@一全球領(lǐng)先的高溫高塵SCR技術(shù)在中國更多城市推廣，與更多水泥行業(yè)同仁共同創(chuàng)建一片碧水藍(lán)天，為中國的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)！” 蒂森克虜伯水泥業(yè)務(wù)中國區(qū)負(fù)責(zé)人Bjorn Olaf Assmann博士表示。