氧化鋁焙燒爐脫硝改造案例分析

來源：作者：發布日期：2021-01-21

摘要：工業窯爐生產工況復雜，不同行業差距較多，現有成熟的環保技術大多不能直接應用。作者重點介紹氧化鋁行業焙燒爐煙氣脫硝改造的方案選擇和工程應用情況，希望能夠給相關從業人員的研究起到一定的參考作用。

1 前言

2019 年國家生態環境部發《關于加強重污染天氣應對夯實應急減排措施的指導意見》，按照工藝裝備、有組織排放限值、無組織控制措施、運輸方式等環保績效水平將企業分為 A、B、C 三類，分別采取不同重污染預警等級應對措施和力度，提前告知企業，指導企業合理安排生產，在保障公眾身體健康的同時，非常大程度減少對企業經濟活動的影響，全面達到超低排放的企業列為 A 級，這類企業在冬季重污染應對時不需采取限產或停產等減排措施。

中鋁集團下屬某公司氧化鋁廠共有4臺氧化鋁焙燒爐，使用天然氣、煤制氣作為燃料，將氫氧化鋁焙燒為氧化鋁。每臺焙燒爐氧化鋁產能為 1600t/ 天，焙燒爐尾部各配一臺電收塵器，單臺煙氣量為 250000m3/h，出口煙氣溫度180℃～ 210℃，焙燒爐本體現有 SNCR 脫硝系統，氮氧化物排放濃度 100mg/Nm3（含氧量 8%）能達到現有標準，但達不到環保 A 級企業≤ 50mg/Nm3的標準。

2 脫硝技術概述

工業窯爐煙氣脫硝不同于電站鍋爐的脫硝，由于窯爐形式多樣、煙氣成分差別大，所以脫硝的工藝方法多樣。目前，國內外應用較多且廣泛實用的脫硝技術主要有低 NOx 燃燒技術、選擇性非催化還原脫硝技術（SNCR）、選擇性催化還原脫硝技術（SCR）及低 NOx 燃燒與 SNCR、SCR 聯合脫硝技術等。

低 NOx 燃燒技術包括：①空氣分級燃燒技術：②燃料分級燃燒技術：③濃淡燃燒技術；④煙氣再循環燃燒技術。選擇性非催化還原（SNCR）脫硝技術，是指在沒有催化劑存在的條件下，利用還原劑將煙氣中的 NOx 還原為無害的氮氣和水的一種脫硝方法。但實際應用 SNCR 設計效率一般取 40% ～ 60%。

選擇性催化還原（SCR）脫硝技術，是指在 O2和非均相催化劑存在條件下，用還原劑 NH3 將煙氣中的 NO 還原為無害的N2 和水的工藝。SCR 技術脫硝率高，設計脫硝率可大于 90%。

3 脫硝技術方案論證

案例項目焙燒爐現有低氮燃燒器和 SNCR 脫硝系統，作者提出以下三個比選方案：

3.1 方案一 SNCR+高塵 SCR聯合脫硝

二級旋風筒出口煙氣溫度在 300 ～ 380℃之間，含塵濃度 80g/m3，適合中溫催化劑的溫度窗口，本方案擬將二級旋風筒出口部分熱風管道拆除，改建 SCR 反應器，煙氣自上而下經過 SCR 反應器脫硝，與現有的 SNCR 系統形成聯合脫硝系統，運行過程中 SNCR 噴槍噴入足量的尿素溶液，為后續 SCR 脫硝反應提供還原劑。

————

3.2 方案二 SNCR+ 低塵 SCR聯合脫硝

除塵器出口的粉塵濃度低于 10mg/Nm3，煙氣溫度在180℃～ 200℃之間，適合低溫催化劑的溫度窗口，本方案擬在除塵器后新建 SCR 反應器，將除塵器出口的煙氣引入新建的 SCR 反應器，煙氣自上而下經過反應器脫硝后，經過煙囪排入大氣。

3.3 方案三 SNCR+除塵脫硝一體化

除塵器第三電場改造為金屬膜除塵后上部加高，布置單層脫硝催化劑，金屬膜除塵器出口的粉塵濃度低于10mg/Nm3，煙氣溫度在180℃～ 200℃之間，本方案擬采用低溫涂敷時催化劑，煙氣自金屬膜除塵器出口經過催化劑脫硝后，再經過煙囪排入大氣。

3.4 方案對比

三種方案對比如表。