1现有SNCR脱硝工艺流程简介
伊犁青松南岗建材有限责任公司的伊犁水泥厂拥有一条2500t/d熟料生产线，主要设备为Φ4m×60m回转窑，带单系列五级低压损旋风预热器和HFC分解炉组成，分解炉直径为Φ6000mm，生产线带有低温余热发电系统，装机容量为6MW。其预分解炉C1筒出口烟气量最大2.6×105Nm3/h，温度在350～400℃，烟气中NOx浓度为800mg/Nm3左右。为满足窑炉烟气NOx的达标排放，公司于2013年投资建成SNCR系统，系统采用浓度25%的氨水作为还原剂。其工艺流程为氨水储罐中浓度25%的氨水经水稀释混合、计量后，由喷枪高压喷入分解炉，其中的NH3与烟气中的NOx发生还原反应生成N2和H2O排放。脱硝系统主要设备按模块化进行设计，主要包括氨水卸载模块、氨水储罐模块、氨水输送模块、软水储罐模块、软水输送模块、PLC集中控制模块、压缩空气分配模块、氨喷射模块、氨逃逸检测模块等。但在运行初期由于实际经验和管理方面的原因，导致设备运行不稳定，出现NOx排放浓度和氨水消耗量超标等问题。
公司在对设备进行进一步检修和优化的基础上，也组织技术力量对SNCR系统的运行参数做进一步的优化，分析各因素对脱硝率的影响，使SNCR系统能够安全、稳定、经济地运行。
2试验方法及结果讨论
2.1分析检测方法
优化试验主要在现有的建成设备上进行，主要考察氨氮摩尔比、氨水浓度、喷氨高度、喷氨角度、喷氨压力等因素。NOx浓度采用烟气在线检测仪测定，以烟气中的NOx去除率来表征优化脱硝效果。NOx去除率的计算公式如下：
2.2氨氮摩尔比对NOx去除率的影响
在氨水浓度为13.0%，喷射高度为8m，喷射角度为60°，喷射压力为0.4MPa，喷射速率为40m/s的条件下，n(NH3):n(NOx)对NOx去除率的影响见图1。
由图1可见，NOx去除率随氨氮摩尔比即n(NH3):n(NOx)的增加而逐渐提高，这是因为随n(NH3):n(NOx)的增加，将有更多的NH3可以与烟气中的NOx反应，促使更多的NOx转化为N2和H2O。当n(NH3):n(NOx)小于1.4时，NOx去除率提高的速度较快;当n(NH3):n(NOx)等于1.4时，NOx去除率达到90%以上。继续增加n(NH3):n(NOx)至大于1.4时，NOx去除率增加缓慢，这是因为此时烟气中大部分NOx已被还原，再增加NH3的量，对去除率影响不大。故综合考虑成本因素与去除率的平衡，n(NH3):n(NOx)为1.2左右比较合适。
2.3氨水浓度对NOx去除率的影响
在n(NH3):n(NOx)为1.2，喷射高度为8m，喷射角度为60°，喷射压力为0.4MPa，喷射速率为40m/s的条件下，稀释后氨水质量百分比浓度对NOx去除率的影响见图2。
由图2可见，NOx去除率随氨水浓度的降低而提高。其原因为在保持n(NH3):n(NOx)一定时，氨水浓度越低，则喷入的氨水体积越大，同时需要的雾化空气量也越多，使氨水与烟气有更加充分地接触，提高了二者混合的均匀度，使得NH3与NOx的反应更加充分，提高了NOx去除率。但NH3与NOx的反应对温度较敏感，同时原料的分解也需要较高的温度，氨水浓度越小，则喷入预分解炉的水分越多，这会降低预分解炉内的温度。故在保证NOx去除率达到80%的基础上，选择氨水的浓度在13%～14%较为合适。
2.4氨水喷射高度对NOx去除率的影响
在n(NH3):n(NOx)为1.2，氨水浓度为13.0%，喷射角度为60°，喷射压力为0.4MPa，喷射速率为40m/s的条件下，氨水喷射高度对NOx去除率的影响见图3。
由图3可知，在氨水喷射高度为0～8m范围内，NOx去除率随喷射高度的增加而提高，8～30m范围内，NOx去除率随喷射高度的增加而降低。这是因为NOx浓度在预分解炉内是非平均分布的，在喷氨高度较低时，虽然预分解炉的温度较高，有利于NOx的还原反应快速进行，但此高度范围内的NOx浓度较低。同时，在较高的温度下，还原剂NH3本身也容易被氧化为NOx而增加总体的NOx浓度，故总体上来说NOx去除率不高。在分解炉高度为7～8m的地方，NOx浓度达到较大值，同时，此处的温度也满足NH3与NOx反应对温度的要求，故在保持氨氮摩尔比等条件一定的情况下，此高度处NOx去除率达到最大值。在喷氨高度超过8m后，虽然NOx浓度不断提高，但此段分解炉的温度随高度的提高而降低了，不利于NOx还原反应的快速进行，故此高度范围内，NOx去除率随高度的增加而减小。从总体来看，喷氨高度保持在7～8m较合适。
2.5氨水喷射角度对NOx去除率的影响
在n(NH3):n(NOx)为1.2，氨水浓度为13.0%，喷射高度为8m，喷射压力为0.4MPa，喷射速率为40m/s的条件下，氨水喷射角度对NOx去除率的影响见图4。
由图4可知，NOx去除率在喷射角度为60°时达到最大值。低于60°时，NOx去除率随喷射角度的增加而提高，高于60°时，NOx去除率随喷射角度的增加而降低。这是因为，在其他条件不变的情况下，喷射角度与氨水和烟气的混合均匀度有关，当喷射角度为60°时，还原剂氨水与NOx的混合更充分、均匀，从而促进还原反应的进行，提高了NOx的去除率。建议工程应用中保持喷射角度在50°～70°之间。
2.6氨水喷射压力对NOx去除率的影响
在n(NH3):n(NOx)为1.2，氨水浓度为13.0%，喷射高度为8m，喷射角度为60°，喷射速率为40m/s的条件下，氨水喷射压力对NOx去除率的影响见图5。
由图5可以看出，NOx去除率在喷射压力为0.4MPa时达到最大值。低于0.4MPa时，NOx去除率随压力的提高而提高，高于0.4MPa，NOx去除率随压力的提高而降低。这是因为，在其他条件不变的情况下，一定压力范围内，喷射压力提高有助于氨水液滴雾化，从而提高液气混合的均匀度，提高NOx去除率。从提高去除率与节约能源的角度来说，喷射压力保持在0.35～0.4MPa较好。
2.7氨水喷射速率对NOx去除率的影响
在n(NH3):n(NOx)为1.2，氨水浓度为13.0%，喷射高度为8m，喷射角度为60°，喷射压力为0.4MPa的条件下，氨水喷射速率对NOx去除率的影响见图6。
由图6可知，当氨水的喷射速率在20～40m/s时，NOx去除率随喷射速率的增加而提高，在40m/s时达到最大值;喷射速率在40～80m/s时，NOx去除率随喷射速率的增加而降低。这是因为，喷射速率较低时，氨水的运动距离有限，不能与烟气充分混合，NOx去除率较低。喷射速率太高时，导致与烟气的接触时间缩短而使NOx去除率降低。故喷射速率保持在40m/s左右较好。
3优化参数的应用效果
以伊犁水泥厂2500t/d水泥窑炉SNCR烟气脱硝工程为例，采用前述的优化试验参数进行NOx去除率的实际工况测试，即在n(NH3):n(NOx)为1.2，氨水浓度为13.0%，喷射高度为8m，喷射角度为60°，喷射压力为0.4MPa，喷射速率为40m/s的条件下，SNCR脱硝系统实际运行状况为：烟气量为2.3×105Nm3/h，NOx初始浓度为720mg/Nm3，脱硝后烟气NOx浓度为240mg/Nm3，25%氨水耗量约370L/h，实际脱硝效率为66.7%，氨逃逸浓度保持在4～5mg/Nm3。各项运行指标满足标准，并有余量满足生产工艺负荷变化。
原标题：水泥窑炉烟气SNCR 脱硝工艺参数的优化研究
