玻璃炉窑烟气脱硝

一、工艺简介

1．工艺原理

将尿素溶解、稀释后通过雾化喷射系统直接喷入炉窑合适温度区域（900~1100℃），与NOx（NO、NO2 等混合物）进行选择性非催化还原反应，将NOx转化成无污染的N2 。

尿素作为还原剂的主要反应：

2NO+CO(NH2)2 +1/2O2 → 2N2 + CO2 + 2H2O

当反应区温度过低时，反应效率  会降低；当反应区温度过高，  尿素会直接被氧化成N2和NO。

2．SNCR脱硝技术特点。

2.1占地面积小：不需要额外反应器，反应在炉内进行;

2.2运行成本低：不需要催化剂，能耗低;

2.3制造成本低：工艺流程短,SNCR脱硝技术经济性高;

3．影响脱硝效率的主要因素

 3.1合适温度窗口的选择

3.2足够的停留、反应时间

根据其他SNCR脱硝项目经验，合适温度下的反应时间至少需要1秒钟。

3.3适当的NH3/NO摩尔比

根据反应式，CO(NH2)2与NO完全反应的摩尔比为1: 2，要确保脱硝效率，摩尔比需略大于1:2。

3.4还原剂和烟气的充分混合

为确保充分混合，将尿素溶液用雾化喷喷入炉内与烟气充分混合。

二、工艺流程确定

1．烟气工况条件

根据SNCR脱硝工艺特性，本项目脱硝点选择在玻璃窑炉两侧的蓄热室内，走废气一侧的蓄热室内开启脱硝喷洒装置，走空气的一侧关闭脱硝装置。玻璃炉窑气流交换时，脱硝装置同时交换，确保对炉窑废气进行喷洒。

3．工艺流程

4．系统说明

4.1尿素溶液制备系统 该系统由尿素储仓、溶解池、输送泵、溶液储罐等组成，是将固体尿素制备成 50% 尿素溶液储存在溶液储罐中备用。

4.2尿素溶液循环输送系统，该系统由泵，加热装置等组成，负责将50%尿素溶液按合适的流量（根据废气流量和NOx含量计算得出）输送至计量系统。配套加热装置的循环系统主要在冬天使用，用于给尿素溶液加热，防止尿素溶液因气温低而结晶。

4.3 计量控制系统，该系统由计量模块和分配模块组成 计量模块将 50%的尿素溶液根据温度监测系统进行加水稀释，其目的为控制脱硝反应温度在1000℃左右，稀释后的溶液通过分配模块进入喷射系统

4.4分配控制系统，分配模块用来控制到每个喷的雾化/冷却空气、尿素溶液流量，达到较佳的雾化效果，以及随大炉燃烧气流交换调整两侧喷射系统的喷射控制。

4.5喷射系统 喷射系统由自动伸缩喷 墙式喷和多喷嘴喷组成 该系统负责将尿素溶液喷设置指定区域

4.6温度监视系统 该温度监测系统为连续性光学监视器，用来监测炉膛内烟气温度 根据温度监视器所感应的温度决定适当的喷射，得到最佳化的 NOx还原、还原剂流量与氨泄漏量

5．选择 SNCR 工艺需注意的问题

5.1由于尿素的溶解过程是吸热反应，其溶解热高达 -57.8cal/g（负号代表吸热）。也就是说，当 1克尿素溶解于 1 克水中，仅尿素溶解，水温就会下降57.8℃。而 50% 的尿素溶液的结晶温度是 16.7℃。所以，在尿素溶液配制过程中需配置功率强大的热源，以防尿素溶解后的再结晶。在北方寒冷地区的气象条件下，该问题将会暴露的更明显。

5.2在整个脱硝工艺中，尿素溶液总是处于被加热状态。若尿素的溶解水和稀释水（一般为工业水）的硬度过高，在加热过程中水中的钙、镁离子析出会造成脱硝系统的管路结垢、堵塞。因此，必须在配制尿素溶液时采用软水作为脱硝工艺水，甚至要添加阻垢剂。

5.3由于多喷嘴喷射器工作在炉膛内部高温区，为防止喷射器冷却水管路内部结垢。需采用除盐水作为多喷嘴喷射器冷却水。

5.4在  SNCR  脱硝工艺中，压缩空气的耗量也是较大的。喷射雾化需要压缩空气，设备的冷却需要压缩空气，管路吹扫也需要压缩空气。故改项目需要考虑压缩空气的富裕量。

三、物料平衡

废气中NOx的NO与NO2比例约为9:1，NO为30，NO2分子量为46，NOx分子量约为31.6，废气中NOx含量按800mg/m3，NOx摩尔浓度0.025mol/m3，废气流量为15000Nm3/h，NOx每小时摩尔数为375mol。

NOx与CO(NH2)2摩尔比按2:1.2为最佳脱硝反应条件，则每小时需CO(NH2)2375×1.2÷2=225mol, CO(NH2)2分子式为60，每小时需耗CO(NH2)213.5kg。

50%尿素溶液密度为1140kg/m3,含1kg尿素的溶液容积为1.75L

如废气中NOx含量按定值800mg/m3计，则每小时耗CO(NH2)2=Q*0.8*0.6*60/(31.6*1000)=0.9*10-3Q（kg）

折算50%尿素溶液1.575*10-3Q（L）

注：Q为炉窑废气流量，单位Nm3/h

例：含NOx800mg/m3的废气流量为15000N m3/h时，耗尿素13.5 kg/h，耗50%尿素溶液23.6L/h。每天耗尿素324 kg，耗50%尿素溶液566.4L。

四、系统流程图

五、设备清单

1．配置尿素溶液

1.1根据每天窑炉焦粉投入量计算出废气流量。根据废气流量和NOx含量计算尿素的使用量。

1.2每天称量324kg加入到溶解池，打开电动阀门1，注入324L软水到溶解池，开启溶解池搅拌装置直至尿素充分溶解。软水注完后关闭电动阀门1。

1.3如遇冬天气温低，需开启加热装置，将软水加温后注入溶解池，确保尿素能充分溶解。

1.4确定尿素充分溶解、无晶体析出，确定尿素溶液储罐液位在一半以下，开启电动阀门2，将尿素溶液储存到储罐。尿素溶液全部储存完后关闭电动阀门2。

1.5以上配置尿素溶液操场每天执行一次。

2．启动装置

2.1确认东蓄热室走废气，则向东蓄热室喷洒；反之，西蓄热室走废气，向西蓄热室喷洒。

2.2东蓄热室开启流程：开启阀门14——开启阀门8——开启阀门6——开启阀门4——开启阀门3——开启阀门9——开启泵1——开启泵2——开启阀门11

2.3根据烟气流量及NOx含量计算50%尿素溶液的流量，按此设定泵1的流量。

2.4根据蓄热室温度反馈，调整阀门6的开度，直至蓄热室脱硝反应温度在1000℃。

2.5根据计量设备4测得的流量调整阀门9，达到最佳的喷洒雾化效果。

2.6交换系统与炉窑同步，流程为：关闭阀门14——开启阀门12——开启13——关闭阀门11。

2.7循环系统通常情况下为停止关闭状态，冬天尿素储槽温度在16℃以下时方开启使用，确保尿素溶液无结晶析出。

2.8压缩空气储罐、软水箱、尿素溶液储罐出口截止阀为常开状态，以上设备检修或清理时关闭截止阀。

3．停止系统流程（以西蓄热室为例）：停泵2——停泵1——关闭阀门3——关闭阀门6——关闭阀门7——关闭阀门10——关闭阀门12。