摘要：介绍了一种回转窑窑尾烟气除尘及脱硫脱硝的超低排放环保工艺,详细介绍了该工艺的设计参数及特点,为耐火材料行业的烟气脱硫脱硝超低排放提供了一种有效的达标排放环保技术。
随着国内环保要求的提高，对耐火行业烟气中颗粒物、SO2和NOx排放的控制力度逐渐加大，尤其国家生态环境部在2019 年4 月28 日发布的《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》中对于有组织排放控制指标规定“颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放浓度小时均值原则上分别不高于10、50、200 mg /Nm3”。另外，国内对于耐火行业超低排放最严省级标准是《河北省钢铁工业大气污染物超低排放标准》DB13 /2169 -2018，其中对于SO2和NOx排放值进行了明确规定，并给出了实施限期。因此必须对回转窑窑尾烟气中颗粒物、SO2和NOx的重大污染源进行治理。
将上述国家和地方环保标准进行综合后，国内回转窑窑尾烟气超低排放限值如表1所列。这一限值是现阶段技术能够达到的超低排放最严值。如果对国内现有回转窑窑尾烟气治理系统进行超低排放改造，该限值也可以作为参考。
煤中含硫量高，在燃烧过程中不可避免的产生SO2等酸性气体，但是考虑到运输成本和运行成本等原因，目前在建和正在生产的石灰石及白云石回转窑生产中仍然采用“烟煤”作为主要的煅烧燃料。本文仍按照烟煤作为煅烧燃料这一最不利情况，以某钢铁联合企业中的耐材厂为例，对回转窑窑尾烟气除尘及脱硫脱硝设计进行说明。若采用天然气作为燃料，经实测SO2可以达到超低排放，将本工艺的脱硫工段去掉即可。
石灰石送入竖式预热器顶部料仓后，由溜料管将石灰石分布到竖式预热器内。从窑尾来的高温热烟气( 最高可达约1 100 ℃) 进入到竖式预热器后，直接穿过料层与石灰石进行热交换。被预热的物料约有30%左右的石灰石被分解。预热后的石灰石由液压推头推动，经转运溜槽进入回转窑内，在回转窑内进一步煅烧分解为氧化钙等产品。换热后的高温热烟气降低到230 ～ 250 ℃左右。
耐火厂采用烟煤为燃料，其质量指标: 水分War≤10%，低位热值QDW≥23 000 kJ /kg( 应用基) ，挥发分25%～ 30%，灰分Ad≤12%，Sd≤0. 6%，固定碳≥55%，灰分熔点≥1 250 ℃，烟煤原料粒度
窑尾烟气中的污染物主要由SO2、NOx及粉尘颗粒物组成，正常生产时回转窑窑尾烟气参数如表2 所列。
从表2 可以看出该厂颗粒物、NOx、SO2严重超标，必须进行脱硫脱硝及颗粒物的治理。综合多方面考虑，推荐该厂选用“NaHCO3( SDS) 干法脱硫+除尘+ 中低温SCR 脱硝”工艺路线( SDS) 干法脱硫+ 除尘+ 中低温SCR 脱硝”工艺路线
在本工艺路线中，脱硫脱硝及除尘系统主要由烟气管道及风机系统、脱硫系统、除尘脱硝一体化系统、氨气供应、热风炉解析系统、电气及控制等系统组成。
如图2 所示，该工艺流程如下: 净化系统从窑尾竖式预热器出口处抽取230～250 ℃窑尾烟气，经过脱硫段进行初步分离大颗粒Ca 基原料，脱硫剂制备系统将经过研磨的脱硫剂NaHCO3喷入烟气管道中，钠基粉体在高温废气中激活热分解，与烟气中的SO2充分接触并发生化学反应，进行SO2吸收净化。
除尘段具有高效除尘的功能，滤料材质为针刺毡基材芳纶和玻纤复合覆膜耐高温滤料( 耐温≤250 ℃) 。为避免结露，当烟气温度低于120 ℃不宜进入袋式除尘器。滤袋规格为Φ160 m × 6 m 长袋，除尘效率高达99. 9%，可实现干法脱硫工艺中脱硫灰的回收和烟气中颗粒物的除尘净化。并通过布袋表面收集的脱硫剂继续与烟气中剩余的SO2进行化学反应，进一步增大干法脱硫的效率( 表4) 。
除尘段配有清灰装置，清灰吹扫介质为压缩氮气，根据实际运行情况设定清灰吹扫频率，或根据反应器里滤袋前后的压差变化情况进行控制。除尘脱硝一体化装置竖向布置，下部是除尘段，上部是脱硝段。除尘段配备在线监测压差和手动测量压差接口。
除尘脱硝一体化装置的箱体采用分仓设计，满足离线更换布袋的要求，可离线清灰。除尘后的烟气与氨气分配器加入的还原剂( 氨气) 充分混合，混合后的烟气向上进入脱硝SCR 催化剂层，在催化剂作用下发生脱硝反应，脱除NOx。在烟气温度≥180 ℃时脱硝效率不低于90%，氮氧化物排放浓度低于150 mg /Nm3。
氨气单元由稀释风机、氨气/烟气混合器组成。本方案采用氨气作为还原剂，稀释风机的目的是降低喷入的氨气浓度。氨气的爆炸极限为15. 7%～30. 2%( 在空气中体积浓度) ，为保证安全和分布均匀，稀释风机流量按稀释后的氨体积浓度不超过5%设计。稀释气体来自脱硫脱硝后的洁净烟气，这部分烟气温度高，能减少混合气体温降，有利于脱硝反应进行。
除尘脱硝一体化装置下部灰斗配套1 套气力输送系统，将在每个除尘器灰斗下分别布设1 台AV气力输送泵，共6 台泵分成3 排，每排2 个; 单排的泵串联起来，组成一组输灰单元，两组输灰单元汇流到一根输灰母管; 当该灰斗下部的气力输送泵需要检修时，将此泵上部相关除尘单元离线 个除尘单元进行除尘正常工作，既能保证检修时间，又节约了传统运输设备的投资和运行成本。
设计采用“NaHCO3( SDS) 干法脱硫+ 除尘+ 中低温SCR 脱硝”这一回转窑窑尾废气净化工艺路线，具有以下技术特点:
( 9) 设计了相关报警、连锁系统，从而保证回转窑安全、连续、稳定生产。如工艺窑尾竖式预热器排出的废气温度超过250 ℃，掺混冷风系统将立即自动启动，以避免除尘滤袋烤糊及损毁; 当温度降低到正常工作温度( 230 ℃) 将自动关闭掺混冷风系统;若持续超温将在中控室报警，进行人工干预处理或停机处理。
当前工况下窑尾烟气的SO3的体积含量约为10. 5 × 10-6～ 35 × 10-6，酸温度在135 ～ 145 ℃左右，回转窑窑尾烟气排出口处温度将达到230 ℃以上，除尘烟囱排出口烟气温度也达到170 ℃以上，全流程烟气温度始终远远高于酸温度。因此净化后的烟气温度不会低于酸而引起设备和管道腐蚀，也不会在烟囱周围产生烟囱雨。
对于目前严峻的环保形式，如“不达标就限产”、“错峰生产、停产整改”等环保强制措施，如何进行工艺路线选择，如何实现超低达标排放，是耐火行业中每位业主必须考虑的实际问题。
本文提供了一种“NaHCO3( SDS) 干法脱硫+ 除尘+ 中低温SCR 脱硝”回转窑窑尾废气净化工艺路线。这一工艺运行稳定可控，占地及投资较少，操作简单; 有别于常规钙基湿法脱硫、循环流化床等工艺，可有效防止烟囱雨、有色烟羽和防止系统腐蚀，作为一种回转窑窑尾废气净化工艺路线是完全合格的。
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