解決水泥行業(yè)CEMS出現(xiàn)測(cè)試數(shù)據(jù)長(zhǎng)期為“0”及全程標(biāo)定超標(biāo)問(wèn)題的 PreGASS ? 預(yù)處理系統(tǒng)整體解決方案

上海淳禧應(yīng)用技術(shù)有限公司(AlwaysBrong ?) · 2020-05-06 09:15 留言

水泥行業(yè)是繼熱電、鋼鐵行業(yè)后,全面實(shí)行超低排放的行業(yè)。目前,河北、安徽、河南都頒布了水泥行業(yè)超低排放大氣排放標(biāo)準(zhǔn)。水泥行業(yè)超低排放主要關(guān)注的是窯尾尾氣治理后的排放。因水泥窯爐生產(chǎn)工藝特殊,煙氣本身參與了窯爐內(nèi)水泥反應(yīng)的傳熱、傳質(zhì)過(guò)程;加之煙氣治理,造成了水泥窯尾煙氣的特殊性,給目前在用的冷干直抽法CEMS造成了諸多問(wèn)題,而這些問(wèn)題主要集中在CEMS的預(yù)處理部分。

上海淳禧應(yīng)用技術(shù)有限公司集多年研發(fā)和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn),推出了PreGASS ? 預(yù)處理系統(tǒng)整體解決方案,可以較好的滿足國(guó)家、地方相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)CEMS預(yù)處理的要求。

水泥行業(yè)超低排放標(biāo)準(zhǔn)簡(jiǎn)述

水泥行業(yè)超低排放主要是針對(duì)窯尾尾氣治理后的排放。目前超低排放基本控制顆粒物在 10mg/m3,SO2 基本在 35-50mg/m3,NOx 在 100mg/m3以內(nèi)。另外,無(wú)論是采用何種脫硝工藝,要求總排煙氣的氨逃逸量低于 8mg/m3。

下表1 是國(guó)標(biāo)及地方標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)水泥窯爐(及窯尾余熱利用系統(tǒng))大氣污染物排放限值的比較。

水泥窯爐尾氣經(jīng)環(huán)保設(shè)施治理后,遵照國(guó)家法規(guī)的強(qiáng)制要求,必須要在排放口安裝 CEMS 進(jìn)行連續(xù)的煙氣在線監(jiān)測(cè),以確保處理后的排放煙氣中污染物濃度滿足國(guó)家及地方的排放標(biāo)準(zhǔn)。。

冷干直抽法 CEMS預(yù)處理的問(wèn)題分析

目前在水泥行業(yè)超過(guò) 90%的 CEMS 為直接抽取法,其中應(yīng)用較多的是冷干直抽法。無(wú)論哪種方法,都因?yàn)楦G尾尾氣比較復(fù)雜,諸如含濕較高、SO2 濃度低、氨逃逸濃度較高等,導(dǎo)致 CEMS 發(fā)生較多問(wèn)題:如 SO2 測(cè)試數(shù)據(jù)失真,或長(zhǎng)期顯示為“0”;系統(tǒng)全程標(biāo)定無(wú)法達(dá)標(biāo);CEMS 分析儀漂移較大,需要頻繁標(biāo)定等等,給運(yùn)維公司和企業(yè)的環(huán)保部門造成了 極大的壓力,并涉嫌數(shù)據(jù)造假;污染源數(shù)據(jù)失真,和大氣站監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)邏輯不符,給環(huán)保監(jiān)管部門也造成了很大的挑戰(zhàn)。

CEMS出現(xiàn)諸如此類的問(wèn)題,其主要來(lái)源就是用于除濕等的預(yù)處理系統(tǒng)不能很好的滿足目前復(fù)雜、高濕的水泥尾氣。以下就冷干直抽法CEMS預(yù)處理最主要的兩大問(wèn)題進(jìn)行分析:

冷凝水問(wèn)題

冷凝水問(wèn)題是所有冷干直抽法 CEMS 系統(tǒng)最主要的問(wèn)題之一。

伴熱管線通常采用電伴熱,但伴熱管在使用一定時(shí)間后其加熱效果會(huì)下降,在冷點(diǎn)會(huì)析出冷凝水;另外,通常伴熱管線只連接到 CEMS 小屋內(nèi)的控制機(jī)柜,但機(jī)柜內(nèi)有部分樣氣管線沒(méi)有伴熱,目的就是通過(guò) CEMS 小屋的室溫進(jìn)行自然降溫,在裸露的管線內(nèi)必然發(fā)生冷凝。而冷凝器除濕,則就是對(duì)尾氣降溫到3-5℃,使得尾氣中的氣態(tài)水冷凝析出并通過(guò)蠕動(dòng)泵排出,從而降低尾氣的含水率,使之適合分析儀檢測(cè)。

窯爐尾氣中被測(cè)易溶性氣體,例如 SO2、NO2 等,會(huì)溶于冷凝水(無(wú)論是伴熱管冷點(diǎn)析出的冷凝水,還是冷凝器中的冷凝水)而生成相應(yīng)的酸,從而導(dǎo)致目標(biāo)酸性 氣體的濃度測(cè)量值比實(shí)際值低,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)發(fā)生測(cè)試值長(zhǎng)期為“0”的問(wèn)題;因?yàn)?SO2 溶入冷凝水,從而導(dǎo)致 SO2 濃度降低,并延長(zhǎng) SO2 的響應(yīng)時(shí)間,會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)全程 SO2 標(biāo)定 T90 時(shí)間超過(guò)允許標(biāo)準(zhǔn)。而相應(yīng)的酸具有較強(qiáng)的腐蝕性,會(huì)嚴(yán)重腐蝕分析儀的氣室和氣路中其它的金屬部件,從而提高了 CEMS 系統(tǒng)的維護(hù)成本和設(shè)備更換成本。

在現(xiàn)有的 CEMS 系統(tǒng)中,通常采用提高伴熱溫度避免冷點(diǎn)的發(fā)生;冷凝器采用壓縮機(jī)雙級(jí)制冷;定期檢查、更換蠕動(dòng)泵管等方式來(lái)緩解冷凝水問(wèn)題。但冷凝水析出的問(wèn)題是很難避免的,如 SO2 溶入冷凝水而導(dǎo)致分析誤差的問(wèn)題。

逃逸氨問(wèn)題

隨著 SNCR 和 SCR 在水泥窯尾尾氣治理中的普遍實(shí)施,如運(yùn)行不正常會(huì)產(chǎn)生氨逃逸和亞硫酸銨氣溶膠二次污染(就是統(tǒng)稱的銨鹽結(jié)晶)問(wèn)題。氨氣是在 SNCR 及 SCR 脫硝反應(yīng)器的上游煙氣中加入的,為了確保脫硝效率,通常會(huì)過(guò)量噴氨,以降低排放煙氣中 NOx的濃度。高濃度的 氨逃逸進(jìn)入大氣,會(huì)發(fā)生氣溶膠反應(yīng),直接貢獻(xiàn) PM2.5,且會(huì)直接對(duì)人的呼吸系統(tǒng)造成損害。因此更新的地方標(biāo)準(zhǔn)要求水泥窯窯尾的的氨排放 濃度嚴(yán)格控制在≤8mg/m3。

銨鹽結(jié)晶會(huì)導(dǎo)致 CEMS 監(jiān)測(cè)分析結(jié)果出現(xiàn)誤差,提高了實(shí)際的脫硫和脫硝效率(在CEMS內(nèi)發(fā)生了二次的假脫硫或假脫硝),造成 SO2 或 NOx 測(cè)試數(shù)據(jù)偏低或測(cè)試值偏低的問(wèn)題,并延長(zhǎng) NOx 和 SO2 的分析響應(yīng)時(shí)間,導(dǎo)致系統(tǒng)全程 NOx 和 SO2 標(biāo)定 T90 時(shí)間超過(guò)允許標(biāo)準(zhǔn)。

另外,銨鹽結(jié)晶會(huì)堵塞取樣管線,降低 CEMS 冷凝器的冷凝效率,嚴(yán)重的會(huì)污染分析儀光學(xué)鏡片和分 析儀氣室,導(dǎo)致 CEMS 出現(xiàn)諸多問(wèn)題,大大增加了 CEMS 運(yùn)維人員的工作強(qiáng)度。

PreGASS ? 預(yù)處理系統(tǒng)解決方案

上海淳禧應(yīng)用技術(shù)有限公司(AlwaysBrong?)經(jīng)多年的研發(fā)與現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用,針對(duì)水泥窯尾氣 CEMS 的問(wèn)題,提供了整體預(yù) 處理解決方案,方案由以下幾個(gè)部分組成:

3.1PreGASS?--2000 系列除氨預(yù)處理系統(tǒng)

PreGASS?--2000系列 根據(jù)尾氣的逃逸氨濃度,在高溫箱體內(nèi)放置了 1-3 個(gè)除氨器,可在正常運(yùn)行的情況下定期更換除氨 器。高溫箱體的溫度可以控制在 120℃-140℃。除氨器前可配置絮凝過(guò)濾器,可部分去除水溶性離子、銨鹽結(jié)晶產(chǎn)物或氣溶膠酸霧等。除氨系統(tǒng)主要目的就是選擇性去除尾氣中的氨氣,適用于冷干直抽法 CEMS 和熱濕法 CEMS 的除氨,其示意圖見(jiàn)圖 1。

3.2PreGASS?--9000 系列除濕預(yù)處理系統(tǒng)

PreGASS?--9000系列 是專門針對(duì)水泥窯爐尾氣,采用 Nafion 管干燥器為除濕核心,輔以絮凝過(guò)濾器、保安除氨器、壓縮空氣處理裝置和 PLC 等,集成的一套以除濕、去除水溶性離子為目的的 CEMS 預(yù)處理系統(tǒng)。其示意圖見(jiàn)圖 2。

PreGASS?--9000 系列的技術(shù)特點(diǎn)在于:因?yàn)槭菤鈶B(tài)除濕,所以 SO2、NO、NO2 的損失率非常低(≤5%); 除濕效率≥95%,尤其適用于濕度超過(guò) 10% V/V 的高濕尾氣;處理后尾氣露點(diǎn)低于 0℃,可以保證后續(xù)分析儀對(duì) SO2 等易容于水的酸性氣體測(cè)試的準(zhǔn)確性;另外,針對(duì)采用了低 SO2 量程的非分散吸收紅外分析 儀,將尾氣含水量降低到 0℃(0.6% V/V)以下,水分對(duì)吸收光譜的連續(xù)干擾就會(huì)非常有限;而如果煙氣 露點(diǎn)為-20℃(1,000μmol/mol),就可以完全消除水分的干擾;如果在探頭原位采用 PreGASS-9000 預(yù)處理系統(tǒng),因?yàn)闆](méi)有冷凝水等對(duì) SO2 的溶解及吸附,完全能夠滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求的全程系統(tǒng)標(biāo)定 T90 時(shí) 間,且完全滿足 HJ75、HJ76 標(biāo)準(zhǔn)對(duì)預(yù)處理系統(tǒng)的要求。

3.3PreGASS?整體解決方案

3.3.1技術(shù)方案

針對(duì)水泥窯尾尾氣而言,以下系統(tǒng)的組合就可以解決大部分 CEMS 預(yù)處理的問(wèn)題:

高氨除氨尾氣:PreGASS?--2000 系列 除氨預(yù)處理系統(tǒng);

高濕除濕尾氣:PreGASS?--9000系列 除濕預(yù)處理系統(tǒng);

高水溶性離子:利用 PreGASS?--2000系列 和 PreGASS?--9000系列 中的絮凝過(guò)濾器進(jìn)行部分去除。

以上預(yù)處理系統(tǒng)為單元模塊,可以根據(jù)尾氣的特性進(jìn)行任意組合。

3.3.2 技術(shù)服務(wù)方案

定制化的技術(shù)服務(wù)也是 PreGASS?整體解決方案必不可少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。除了上述的解決技術(shù)之外,上 海淳禧歷經(jīng)多年運(yùn)營(yíng)服務(wù),提供如下定制化的整體技術(shù)服務(wù)解決方案,包括:

1)不同水泥窯尾 工況條件下的現(xiàn)場(chǎng)勘察,以確定具有針對(duì)性的特制方案;

2)專業(yè)的現(xiàn)場(chǎng)安裝、調(diào)試服務(wù),定期維護(hù),2小時(shí)內(nèi)快速響應(yīng);

3)人工+互聯(lián)網(wǎng)在線服務(wù),縮短溝通時(shí)間,提高效率。

只有定制化的技術(shù)方案 + 定制化的技術(shù)服務(wù)方案,才能確保技術(shù)方案得以順利實(shí)施。定制化的技術(shù)服務(wù)方案是確保整體方案長(zhǎng)期、穩(wěn)定、高效運(yùn)行的前提和保證。

成功案例

邢臺(tái)*隅**水泥有限公司

尾氣處理工藝及問(wèn)題:該水泥廠有兩條 2500t/d 新型干法窯外分解性工藝的水泥熟料生產(chǎn)線,窯尾尾 氣處理工藝為 SNCR+ESP。分解室 SNCR 脫硝效率較低,排放尾氣中氨逃逸濃度較大,某一實(shí)點(diǎn)在線氨 逃逸監(jiān)測(cè)濃度為 76mg/m3;生料磨開(kāi)啟時(shí)尾氣濕度較高,實(shí)測(cè)值為 12.3% V/V。

窯尾尾氣 CEMS 系統(tǒng):高溫探頭 + 高溫伴熱管(120℃)+ 雙級(jí)壓縮機(jī)冷凝器(沒(méi)有加磷酸)+ 進(jìn)口某品牌非分散紅外分析儀(NDIR),SO2 量程為 0∽150mg/m3。

CEMS 系統(tǒng)問(wèn)題:1)現(xiàn)場(chǎng)對(duì) CEMS 系統(tǒng)進(jìn)行全程標(biāo)定時(shí),SO2 偏差較大;

2)全程標(biāo)定響應(yīng)時(shí)間較 過(guò)長(zhǎng),超過(guò) 5 分鐘,無(wú)法滿足標(biāo)準(zhǔn)要求;

3)CEMS 樣氣管路中有液態(tài)水,銨鹽結(jié)晶物明顯;

4)使用空氣 自動(dòng)標(biāo)定時(shí)零點(diǎn)偏移較大,超過(guò)±2% F.S.;

5)SO2 測(cè)試數(shù)據(jù)偏低,長(zhǎng)時(shí)間存在 SO2 測(cè)試數(shù)據(jù)為 “0” ;

6) 采用了便攜式氨逃逸表進(jìn)行比對(duì),和固定式氨逃逸表的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)基本吻合,測(cè)試數(shù)據(jù)在 70mg/m3 左右。

解決方案:原位 PreGASS?--2500 除氨系統(tǒng) + PreGASS?--9500 除濕系統(tǒng)

測(cè)試結(jié)果:見(jiàn)表 2。

從現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)、安裝、調(diào)試、驗(yàn)收,30 天內(nèi)完成全部 CEMS 預(yù)處理系統(tǒng)改造。改 造后進(jìn)行了一系列測(cè)試:

1)T90 時(shí)間縮短到 120 秒以內(nèi),完全滿足 T90≤200 秒的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求;全系統(tǒng) 誤差示值≤±2.0%;

2)尾氣處理后露點(diǎn)低于-10℃,完全滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范關(guān)于干基和除濕效率的要求。

目 前該系統(tǒng)已正常運(yùn)行 18 個(gè)月,CEMS運(yùn)行穩(wěn)定、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確,同時(shí)運(yùn)維工作量也得到了大幅降低。

圖3為PreGASS?--2500 + PreGASS?--9500的現(xiàn)場(chǎng)安裝照片。

河北*寶**水泥有限公司

尾氣處理工藝及問(wèn)題:該水泥廠建有一條日產(chǎn)1,000噸熟料、國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的白水泥生產(chǎn)線,采用的是新型干法預(yù)分解生產(chǎn)工藝,窯尾煙氣處理工藝為:窯頭低氮燃燒+SNCR脫硝(還原劑為尿素)+旋風(fēng)除塵+SCR脫硝(還原劑為尿素)+高溫玻纖覆膜布袋除塵器。在線氨逃逸監(jiān)測(cè)濃度約為25mg/m3;生料磨開(kāi)啟時(shí)尾氣濕度為13.5% V/V。

窯尾尾氣 CEMS 系統(tǒng):高溫探頭 + 高溫伴熱管(120℃)+ 雙級(jí)壓縮機(jī)冷凝器(沒(méi)有加磷酸)+ 國(guó)產(chǎn)紫外分析儀(DOAS),SO2 量程為 0∽286mg/m3。

CEMS 系統(tǒng)問(wèn)題:

尾氣濕度大,樣氣管路中有液態(tài)水;且氨逃逸導(dǎo)致的銨鹽結(jié)晶明顯,因此全程SO2標(biāo)定響應(yīng)時(shí)間過(guò)長(zhǎng),超過(guò) 200秒,且示值誤差超過(guò)±2.5%,無(wú)法滿足標(biāo)準(zhǔn)要求;

2)SO2 測(cè)試數(shù)據(jù)偏低,長(zhǎng)時(shí)間存在 SO2 測(cè)試數(shù)據(jù)為“0”問(wèn)題。

解決方案:原位  PreGASS?--9500 除濕、除氨預(yù)處理系統(tǒng)

測(cè)試結(jié)果:見(jiàn)表 3。從現(xiàn)場(chǎng)勘測(cè)、安裝、調(diào)試、驗(yàn)收,18天內(nèi)完成全部 CEMS 預(yù)處理系統(tǒng)改造。改 造后進(jìn)行了一系列測(cè)試:

1)T90 時(shí)間縮短到 150 秒以內(nèi),完全滿足 T90≤200 秒的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范要求;全系統(tǒng) 誤差示值≤±1.0%;

2)尾氣處理后露點(diǎn)低于-10℃,完全滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范關(guān)于干基和除濕效率的要求。

目 前該系統(tǒng)已正常運(yùn)行 18 個(gè)月,CEMS運(yùn)行穩(wěn)定、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確,同時(shí)運(yùn)維工作量也得到了大幅降低。

圖4為PreGASS-9500的現(xiàn)場(chǎng)安裝照片。

結(jié)論

目前中國(guó)的幾個(gè)重點(diǎn)區(qū)域都在推進(jìn)水泥超低排放,主要是針對(duì)水泥窯尾尾氣;水泥窯爐尾氣中 SO2 濃度通常不高;最難處理的就是 NOx,通常采用 SNCR+SCR 等脫硝工藝,但是氨逃逸濃度相對(duì)較高; 尾氣濕度較高;根據(jù)尾氣處理工藝不同,處理水平差異,導(dǎo)致某些尾氣中水溶性離子和 HC 碳?xì)浠衔餄舛榷计撸?/p>

水泥窯尾尾氣 影響CEMS 運(yùn)行穩(wěn)定、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確的兩大主要問(wèn)題:冷凝水析出,氨逃逸(銨鹽結(jié)晶);

根據(jù)長(zhǎng)期的研發(fā)和現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用,上海淳禧應(yīng)用技術(shù)有限公司(AlwaysBrong?)提出了 PreGASS? 預(yù)處理系統(tǒng)整體解決方案。方案包括:

------基于高溫固態(tài)填料反應(yīng)法的 PreGASS?--2000 系列除氨系統(tǒng);

------基于 Nafion 管除濕為核心的   PreGASS?--9000 系列除濕系統(tǒng);

------定制化的技術(shù)服務(wù)體系,構(gòu)成了 PreGASS? 預(yù)處理系統(tǒng)整體解決方案;

PreGASS ? 預(yù)處理解決方案適合于水泥窯尾尾氣的冷干直抽法 CEMS,也適合于熱濕法 CEMS 的預(yù) 處理,處理后的尾氣完全滿足并超過(guò)了國(guó)標(biāo) HJ75/76-2017 對(duì) CEMS 預(yù)處理系統(tǒng)的要求,是對(duì)現(xiàn)有 CEMS 預(yù)處理技術(shù)的有機(jī)補(bǔ)充。

兩個(gè)水泥窯尾尾氣CEMS采用PreGASS? 預(yù)處理系統(tǒng)改造后,銨鹽結(jié)晶問(wèn)題基本解決,除濕后尾氣露點(diǎn)溫度低于-10℃,除濕效率≥95%,SO2全程標(biāo)定損失率≤±2%且T90時(shí)間低于150秒,完全滿足了國(guó)標(biāo)HJ75/76-2017對(duì)CEMS預(yù)處理的要求。

PreGASS?預(yù)處理系統(tǒng)在水泥窯尾尾氣CEMS成功的應(yīng)用,緩解了上級(jí)監(jiān)管部門、第三方運(yùn)維人員、工廠環(huán)保管理人員的壓力,確保了監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的真實(shí)性、可靠性和穩(wěn)定性。

關(guān)于上海淳禧(AlwaysBrong ?):

上海淳禧應(yīng)用技術(shù)有限公司(AlwaysBrong?)是一家專注于國(guó)內(nèi)工業(yè)環(huán)保應(yīng)用領(lǐng)域,以環(huán)保儀器設(shè)備、環(huán)?;瘜W(xué)品為產(chǎn)品,以創(chuàng)新技術(shù)、領(lǐng)先技術(shù)、應(yīng)用技術(shù)為核心,集研發(fā)生產(chǎn)、市場(chǎng)銷售、現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)支持為一體的完整運(yùn)營(yíng)平臺(tái),提供定制化、專業(yè)化的系統(tǒng)解決方案和服務(wù)的科技型公司。

上海淳禧(AlwaysBrong?)旗下的PreGASS? 煙氣在線監(jiān)測(cè)預(yù)處理整體解決方案,包括:

PreGASS?--2000系列 除氨 預(yù)處理系統(tǒng);

PreGASS?--3000系列 除烴 預(yù)處理系統(tǒng);

PreGASS?--9000系列 除氨、除濕 預(yù)處理系統(tǒng);

定制化的現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)服務(wù);

編輯:曾家明

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