SNRC系統(tǒng)的基本信息

　　目前，很多水泥窯的氮氧化物（NOx）排放水平都超過(guò)未來(lái)的環(huán)保規(guī)定 。法孚皮拉德公司的NeutriNOx 系統(tǒng)為降低氮氧化物排放水平和滿足 未來(lái)排放要求，即2001/81號(hào)歐盟指令規(guī)定的500 mg/（n）m3@10% O2  vol. dry eq NO2. Cf提供了妥善的解決方案。

　　解決方案以選擇性非催化還原（SNCR）脫硝方法為基礎(chǔ)，利用氨水或尿 素還原反應(yīng)減少煙氣中的氮氧化物，只有使用Rotaflam LoNOx?低氮氧 化物水泥窯燃燒器才能把水泥工藝過(guò)程中的氮氧化物降到歐盟指令要求的排放水平。然后把稀釋的尿素或氨水溶液直接噴入高溫?zé)煔?，達(dá)到減排目的：

　　選擇性非催化還原的原理：

　　用氣態(tài)氨NH3在高溫下（800℃和1100℃之間）還原燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的一氧化氮和二氧化氮（統(tǒng)稱氮氧化物），發(fā)生如下反應(yīng)：

　　4 NO + 4 NH₃ + O₂→4 N₂ + 6 H₂O（R1）

　　6 NO₂ + 8 NH₃→7 N₂ + 12 H₂O（R2）

　　5 O₂ + 4 NH₃→4 NO + 6 H₂O（R3）

　　反應(yīng)R1和R2是主要反應(yīng)。溫度超過(guò)980℃以后，反應(yīng)R3不僅不能降低氮 氧化物的濃度，還生成更多的氮氧化物，導(dǎo)致整體脫硝效率下降，具體如下圖所示：

　　因此，必須在氣體處于最佳反應(yīng)溫度時(shí)噴入尿素或氨水溶液。脫硝效率是兩個(gè)參數(shù)——溫度和分子比（NH3/初始氮氧化物）的函數(shù)，在960℃ 左右效率最大，如改進(jìn)分子比，還可以進(jìn)一步提高脫硝效率。

　　用尿素代替氨水的原因，可以通過(guò)下列任何一種方式獲得還原劑液態(tài)氨（NH3）：

　　濃度10~35%（m/m）的氨水溶液。在歐洲，濃度超過(guò)25%（m/m）的氨水溶液屬危險(xiǎn)品，需要遵守極其嚴(yán)格的存儲(chǔ)和搬運(yùn)安全規(guī)定；或者濃度25~45%（m/m）的尿素溶液CO（NH2）2。溫度超過(guò)200時(shí)℃，尿素發(fā)生 如下分解反應(yīng)：

　　CO（NH2） 2 + H2O→CO2 + 2 NH3（R0）

　　從理化性能來(lái)看，尿素使用起來(lái)更安全也更方便。而氨水溶液的效率一般高于尿素。

　　因此，法孚皮拉德公司在水泥廠NeutriNOx 系統(tǒng)中同時(shí)使用了尿素和氨水溶液基礎(chǔ)產(chǎn)物。選擇尿素溶液還是氨水溶液主要看產(chǎn)品價(jià)格、本地 化學(xué)品供應(yīng)商的供貨情況以及預(yù)期的溫度范圍。

　　NeutriNOx 系統(tǒng)的主要成分是氨和尿素。

　　從溶液槽到噴射器，法孚皮拉德公司提供完整的安裝服務(wù)，并且專門制訂了全面的工程流程。

　　現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量與煙氣流量建模

　　法孚皮拉德公司通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)溫度監(jiān)控確定充分、適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)區(qū)（為現(xiàn)有工廠）。然后計(jì)算煙氣余量，利用CFD（Fluent）軟件模擬反應(yīng)區(qū)的速度和溫度剖面圖。

　　噴霧建模與化學(xué)品和流量建模

　　二期工作包括反應(yīng)區(qū)內(nèi)的噴霧建模、顆粒建模和效率優(yōu)化：法孚皮拉德  “NeutriNOx ”SNCR系統(tǒng)以下列方式優(yōu)化噴射器數(shù)量及其位置/滲入點(diǎn) （一個(gè)或多個(gè)）

　　噴射器和噴霧器

　　法孚皮拉德公司的噴射器是專門開發(fā)的專利產(chǎn)品，產(chǎn)生的霧滴非常細(xì)， 使尿素/氨水與氮氧化物顆粒發(fā)生下列反應(yīng)。

　　每個(gè)噴射霧化器都能根據(jù)風(fēng)道位置、風(fēng)道直徑等操作參數(shù)改變穿透力。

　　噴射器的穿透力指（溶液-空氣）乳化液噴射到相應(yīng)軸上的噴射沖力， 反映了霧化器的射流按下列方式穿透和混合主要煙氣流的能力。

　　憑借高效的噴射器；

　　工程階段對(duì)霧化器的開孔數(shù)、角度等進(jìn)行優(yōu)化的可能性；

　　調(diào)試階段不改變噴霧器，而通過(guò)噴霧空氣用量和/或用水量的調(diào)節(jié)優(yōu)化噴霧參數(shù)的可能性；法孚皮拉德公司的霧化裝置（流體霧化型）和 NeutriNOx 系統(tǒng)能夠保證最大的穿透力，使反應(yīng)區(qū)達(dá)到最佳混合擴(kuò)散效果，從而極大地降低煙鹵排放NH3的風(fēng)險(xiǎn)。此外，還可以通過(guò) NeutriNOx 控制系統(tǒng)設(shè)置參數(shù)。

　　法孚皮拉德公司NeutriNOxSNCR系統(tǒng)說(shuō)明

　　系統(tǒng)包括溶液槽、控制柜、滑架以及設(shè)有數(shù)個(gè)噴霧器的2級(jí)噴槍。

　　尿素/氨水溶液可以先與水混合，以提高噴射器調(diào)節(jié)比，增加射流穿透力，然后經(jīng)噴射器噴射，霧化器霧化。根據(jù)CFD建模結(jié)論設(shè)置6至10個(gè)溶液噴頭，分1級(jí)、2級(jí)或2級(jí)以上安裝在分解爐內(nèi)。一般分兩級(jí)安裝噴頭。一級(jí)噴頭的作用是覆蓋最大的表面，達(dá)到最長(zhǎng)的停留時(shí)間，二級(jí)噴頭的作用是優(yōu)化反應(yīng)，提高效率。

　　通過(guò)煙鹵內(nèi)的氮氧化物排放直接控制溶液流量。對(duì)水量進(jìn)行控制，確保最大的噴射效率。這種配置能保持最大的穿透力，便于精確地控制煙鹵內(nèi)的氮氧化物排放。

　　除了溫度剖面圖、燃燒器和生料入窯位置以外，還考慮了燃燒器負(fù)荷、窯尾煙氣中的一氧化氮和二氧化氮的含量、二次風(fēng)溫及煙鹵的NH3排放值等參數(shù)，以便在工程階段和調(diào)試階段優(yōu)化尿素/氨水溶液。

　　必須根據(jù)氨水溶液或尿素溶液對(duì)溶液槽進(jìn)行內(nèi)部加熱或內(nèi)部冷卻。

　　法孚皮拉德公司可提供卸料裝置和溶液槽。對(duì)溶液槽的溫度控制和尿素 濃度進(jìn)行定義，防止尿素溶液凍結(jié)和/或結(jié)晶。在大多數(shù)情況下，推薦 在NeutriNOx 工藝中選用40%濃度的溶液。

　　另一方面，氨水的蒸汽壓力非常低。因此，必須仔細(xì)確定氨水濃度，防止溶液槽出現(xiàn)氣化現(xiàn)象，在這種情況下，必須對(duì)溶液槽進(jìn)行冷卻。一般情況下，氨水濃度最好不超過(guò)25% （m/m），設(shè)計(jì)溶液槽和輸送系統(tǒng)時(shí)，避免采用危險(xiǎn)品標(biāo)準(zhǔn)。

　　應(yīng)用成果

　　法孚皮拉德公司已經(jīng)在一些工廠安裝了NeutriNOx  SNCR系統(tǒng)。

　　法孚皮拉德公司以工程流程為基礎(chǔ)，有條不紊地實(shí)施了一系列全面的溫度測(cè)量工作，并隨后進(jìn)行了全面的FLUENT模擬，以最大程度地提高ITC Salerno工廠的現(xiàn)場(chǎng)脫硝反應(yīng)效率。法孚皮拉德公司通過(guò)分解爐反應(yīng)區(qū)溫度剖面圖和速度剖面圖的分析以及尿素噴射的優(yōu)化（涉及噴射點(diǎn)、噴 射器數(shù)量以及角度、速度、水濃度、射流穿透力等參數(shù)的選擇）確定專用噴射器的理想位置，確保最大的噴霧細(xì)度以及日后的調(diào)節(jié)（射流沖力、角度和孔數(shù)選擇等）。

　　系統(tǒng)在亞洲實(shí)現(xiàn)了第2次應(yīng)用。由于水泥生產(chǎn)線的產(chǎn)能較大（約5000噸每天），工程階段安裝了兩級(jí)噴射器，每級(jí)6個(gè)。2006年3月調(diào)試期間進(jìn)行優(yōu)化，確定運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)，以便在自動(dòng)模式下取得最佳效果。法孚皮拉德公司采用了與ITC Salerno工廠相同的模擬方法。以自動(dòng)模式運(yùn)行 NeutriNOx 系統(tǒng)，確保煙鹵內(nèi)的氮氧化物排放保持在設(shè)定值的正負(fù)5%范圍內(nèi)，使尿素/氨水用量達(dá)到最佳水平。

　　結(jié)論

　　憑借這項(xiàng)全新技術(shù)，法孚皮拉德公司能優(yōu)化尿素/氨水溶液用量，達(dá)到氮氧化物排放要求，避免溶液過(guò)量，從而在保持脫硝效率不變的情況下，節(jié)約溶液量達(dá)25%左右（與未經(jīng)優(yōu)化的方法相比）。在財(cái)務(wù)上即表示，日產(chǎn)量3225噸的水泥窯每年的氮氧化物還原成本為12萬(wàn)歐元（按40% （m/m）尿素溶液，90歐/噸計(jì)算）。