一种工业窑炉烟气氨法调质除尘脱硝联合处理方法探讨

姚海涛

411521198911161554 湖北省武汉市

摘要：本文探讨了一种工业窑炉烟气氨法调质除尘脱硝联合处理方法^[1]，采用SCR脱硝与氨法调质联合，利用SCR脱硝用还原剂氨气作为烟气粉尘的调质剂，再配套高温烟气电除尘器，收集烟气中的粉尘。可解决高温电除尘器除尘效率低、故障率高、寿命短和烟气SCR脱硝催化剂易堵塞、寿命短的问题。

关键词：工业窑炉烟气 氨法调质 联合处理

1 引言

随着国民经济的发展，工业窑炉被广泛应用于水泥、玻璃、陶瓷等工业建筑领域。相比较于火力发电厂，工业窑炉尾部烟气温度高，一般多在250～400℃，氮氧化物和SO₂含量高，粉尘浓度受窑炉燃料及窑炉运行工况影响，一般粉尘浓度均在2000mg/Nm³左右，粉尘粒径大小不一，少数粉尘颗粒粒径大，窑炉粉尘成分复杂，除含有燃料中粉尘以外，还夹带有大量生产过程中添加的原料。直接排放不仅造成能源浪费，烟气中还包含有氮氧化物、硫化物等染污物，会对环境造成污染。

为了回收烟气热量并进行烟气污染治理，目前工业窑炉尾部高温烟气多采用余热锅炉进行热量回收，同时设有脱硝脱硫和除尘设施。对于采用中高温SCR工艺的脱硝技术，由于工业窑炉排出的烟气粉尘含量高、粉尘颗粒大、粘附性强，并且多带有碱性金属物质，易对SCR脱硝催化剂造成堵塞、进而造成催化剂中毒，影响脱硝效果，同时高粉尘烟气易在余热锅炉内部受热面上沉积，影响锅炉换热效果，并且易对受热面造成冲刷腐蚀。

2 烟气处理技术介绍

2.1 除尘技术

烟气粉尘治理常规处理方式有电除尘、袋式除尘、电袋复合除尘等技术^[2]。

电除尘技术运用成熟，接近世界先进水平。布袋除尘器技术核心在于滤料，随着材料科技的不断进步，袋式除尘技术得到广泛应用。电袋复合除尘技术是基于静电除尘和袋式除尘两种成熟的除尘理论，提出的新型除尘技术，并得到成功应用。

随着环保要求的日益提高，以上三种常规除尘技术较难满足烟气出口排尘量新标准，尤其对细颗粒物如PM2.5等的排放控制不佳。近年来，为满足烟气排尘新标准，除尘新技术如聚并技术、湿式电除尘技术、旋转电极技术、高频电源技术、烟气调质技术，获得突破性进展并逐步应用。

2.2 脱硫技术

烟气脱硫技术发展较快，技术成熟，脱硫工艺达几十种。按脱硫进程能否加水和脱硫产物的干湿状态，烟气脱硫大体分为：湿法、半干法、干法三大类脱硫工艺^[3]。

湿法烟气脱硫技术为气液反应，反应速度快，脱硫效率高，一般均高于90%，技术成熟，适用面广。湿法脱硫技术比较成熟，生产运行安全可靠，在众多的脱硫技术中，始终占据主导地位，占脱硫总装机容量的80%以上。常用的湿法烟气脱硫技术有石灰石-石膏法、间接的石灰石-石膏法、柠檬吸收法等。

2.3 脱硝技术

脱硝主流技术有干法脱硝（选择性催化还原反应（SCR），选择性非催化还原反应（SNCR））以及湿法脱硝技术。干法烟气脱硝技术的主要优点在于基本投资低，设备及工艺过程简单，脱除NO_X的效率也较高，无废水和废弃物处理，不易造成二次污染。

湿法烟气脱硝是利用液体吸收剂将NO_X溶解的原理来净化燃煤烟气。其最大的障碍是NO很难溶于水，需先将NO首先氧化为NO₂，然后NO₂被水或碱性溶液吸收，实现烟气脱硝。

3 氨法调质联合处理方法探讨

3.1 方法简述

为了解决工业窑炉高温电除尘器除尘效率低、故障率高、寿命短，烟气SCR脱硝催化剂易堵塞、寿命短，余热锅炉腐蚀严重、粉尘易沉积、换热效率低、设备寿命短等问题，本文提出了一种工业窑炉烟气的氨法调质除尘脱硝联合处理系统，将烟气利用氨气调质剂进行调质处理后，进入高温烟气电除尘器，经过除尘后再进入SCR脱硝反应器，改变烟气中粉尘性质，减少了粉尘含量，降低了粉尘粘性，可以提高电除尘器和SCR脱硝反应器的工作效率以及寿命，并保证环境安全，降低运行成本。

3.2 工艺流程

氨法调质除尘脱硝联合处理系统包括烟气调质反应器、高温电除尘器、SCR脱硝反应器和氨气输送系统，氨气输送系统包括两路，分别向烟气调质反应器和SCR脱硝反应器中喷氨格栅供氨。

高温烟气首先进入烟气调质反应器，经过稀释混合调节好的氨气调质剂通过氨气输送管道输送到烟气调质反应器，与烟气中的粉尘混合反应，调质反应后的粉尘随烟气进入电除尘器。

高温电除尘器对调质处理后的烟气具有较高的除尘效率，可大大降低烟气中颗粒物的含量。

电除尘出口烟气进入SCR脱硝反应器，调节好的氨气脱硝反应剂通过氨气输送管道输送到SCR脱硝喷氨格栅，向烟气管道内均匀喷氨，在SCR脱硝反应器进行脱硝处理。经过调质反应、电除尘器处理后的烟气粉尘含量低，粉尘粘附性降低，不易在除尘器极板上板结，也不会造成SCR脱硝反应器堵塞，进一步提高脱硝效率。工艺流程图如下：

通过对比窑炉烟气灰渣调质反应前后的状态，发现窑炉烟气调质反应前灰渣边界模糊，粉尘互相混合粘结，并附着在烟气中的高粒径颗粒物上，烟气中粉尘比电阻高，极性低，极易造成后续催化剂积灰堵塞；调质反应后可见灰渣边界非常清晰，粉尘无相互粘结，低粒径粉尘不再附着在高粒径颗粒物上，随高温烟气进入高温电除尘器，粉尘极性增强，比电阻降低，经过高温电除尘器处理后，烟气中的颗粒物被有效捕捉收集，粉尘含量大大降低，除尘器出口粉尘浓度可降低到6～30mg/Nm³。

4 结论与建议

在本文中的方法探讨中采用SCR脱硝用还原剂氨气作为烟气粉尘的调质剂，可以使未参加调质处理反应的氨气继续参与后续SCR脱硝处理，系统不引入、不产生新的污染物。同时调质处理后的烟气粉尘性质改变，小颗粒粉尘容易相互吸附凝聚成大颗粒，提高除尘器的除尘效率及使用寿命。除尘后的烟气减少了粉尘含量，降低了粉尘粘性，避免进入SCR脱硝反应器堵塞催化剂，进一步提高脱硝效率及反应器寿命。

本次提出的方法解决了工业窑炉电除尘器除尘效率低、故障率高、寿命短和烟气SCR脱硝催化剂易堵塞、寿命短的问题，同时解决了余热锅炉腐蚀严重，粉尘易沉积，换热效率低，设备寿命短的问题，且不产生新的污染物，保证环境安全并降低了运行成本。

参考文献

[1]许祥茂，姚海涛.一种工业窑炉烟气氨法调质除尘脱硝联合处理方法：中国，CN201820891823.1[P].2019-03-29

[2]陈冬林，吴康，曾稀.燃煤锅炉烟气除尘技术的现状及进展[J].环境工程，2014（032），009:70-73.

[3]烟气脱硫技术及工艺流程[DB/OL].北极星大气网，2018.12.05.

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