氧化鋁行業(yè)窯爐SNCRSCR煙氣脫硝技術(shù)規(guī)范

1T/HNNMIAXX-20XX氧化鋁行業(yè)窯爐SNCR/SCR煙氣脫硝技術(shù)規(guī)范本文件規(guī)定了氧化鋁行業(yè)窯爐煙氣脫硝技術(shù)規(guī)范的總則、熟料燒成窯煙氣脫硝工藝、氫氧化鋁焙燒爐煙氣脫硝工藝、運(yùn)行與維護(hù)、煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、環(huán)境保護(hù)、可追溯性過程記錄等進(jìn)行了規(guī)定。本文件適用于氧化鋁行業(yè)熟料燒成窯煙氣選擇性催化還原脫硝技術(shù)（SCR)、氫氧化鋁焙燒爐煙氣選擇性非催化還原脫硝技術(shù)(SNCR)、選擇性非催化還原脫硝技術(shù)(SNCR)-選擇性催化還原脫硝技術(shù)（SCR)煙氣脫硝系統(tǒng)。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對(duì)應(yīng)的版本適用于本文件。不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T2440尿素GB8978污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)GB/T21509燃煤煙氣脫硝技術(shù)裝備GB25465鋁工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)GB/T35209煙氣脫硝催化劑再生技術(shù)規(guī)范HJ/T75固定污染源煙氣排放連續(xù)監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范HJ/T76固定污染源排放煙氣連續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)技術(shù)要求及檢測(cè)方法3術(shù)語和定義GB/T21509和GB/T35209界定的下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1選擇性催化還原法selectivecatalyticreduction（SCR）利用還原劑在催化劑作用下有選擇性地與煙氣中的氮氧化物（NOx，主要是NO和NO2）發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成氮?dú)猓∟2）和水（H2O），從而減少煙氣中NOx排放的一種方法。[來源：GB/T21509—2008，3.2]3.2選擇性非催化還原法selectivenon-catalyticreduction（SNCR）利用還原劑在不需要催化劑的情況下有選擇性地與煙氣中的NOx發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成氮?dú)夂退?，從而減少煙氣中NOx排放的一種方法。3.3SNCR-SCR聯(lián)合脫硝工藝hybridSNCR-SCRtechnology在SNCR的下游安裝SCR脫硝裝置，利用SNCR未完全反應(yīng)的還原劑，在催化劑層繼續(xù)脫除煙氣中的NOx以滿足環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)的脫硝技術(shù)。3.4煙氣脫硝系統(tǒng)denitrificationsystem采用物理或化學(xué)的方法脫除煙氣中的氮氧化物的系統(tǒng)，本文件中指SNCR和SCR脫硝系統(tǒng)。3.5還原劑reductant使煙氣中NOx還原的物質(zhì)。[來源：GB/T21509—2008，3.3，有修改]2T/HNNMIAXX-20XX3.6催化劑catalyst促使還原劑選擇性地與煙氣中的氮氧化物在一定溫度下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)。[來源：GB/T21509—2008，3.4]3.7SCR反應(yīng)器SCRreactor煙氣脫硝技術(shù)裝備中選擇性還原脫除NOx的反應(yīng)裝置。[來源：GB/T21509—2008，3.5，有修改]3.8氨逃逸濃度ammoniaslip脫硝系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，煙氣中氨的質(zhì)量與煙氣體積（101.325kPa、0℃,干基，過量空氣系數(shù)1.4）之比，一般用mg/m3表示。3.9裝備可用率available脫硝裝備每年正常運(yùn)行時(shí)間與窯爐每年總運(yùn)行時(shí)間的百分比。按公式（1）計(jì)算裝備可用率，數(shù)值以%表示：.................................（1）式中：A——窯爐每年總運(yùn)行時(shí)間，單位為小時(shí)（h）；B——脫硝裝置每年不能運(yùn)行的小時(shí)數(shù)，單位為小時(shí)（h）。[來源：GB/T21509—2008，3.10，有修改]3.10脫硝效率denitrationefficiency指由脫硝裝置脫除的NOx量與未經(jīng)脫硝前煙氣中所含NOx量的百分比。按公式（2）計(jì)算脫硝效率，數(shù)值以%表示：×100...............................式中：C1——脫硝前煙氣中NOx的濃度（干基，按基準(zhǔn)氧含量單位為毫克每標(biāo)立方米（mg/Nm3C2——脫硝后煙氣中NOx的濃度（干基，按基準(zhǔn)氧含量單位為毫克每標(biāo)立方米（mg/Nm3）。[來源：GB/T21509—2008，3.11，有修改]3.11失活催化劑deactivatedcatalyst由于物理或化學(xué)因素導(dǎo)致活性衰減的煙氣脫硝催化劑。[來源：GB/T35209—2017，3.1]3.12產(chǎn)品基準(zhǔn)煙氣量referencegasvolumeofproduct工業(yè)窯爐生產(chǎn)單位產(chǎn)品所產(chǎn)生的煙氣量，單位為百分號(hào)（Nm3/t-產(chǎn)品）。4總則4.1氧化鋁行業(yè)窯爐煙氣脫硝實(shí)施過程應(yīng)按國家基本建設(shè)程序進(jìn)行審批、建設(shè)。4.2新建、改建、擴(kuò)建窯爐加裝煙氣脫硝裝置時(shí)，其設(shè)計(jì)工況宜根據(jù)脫硝系統(tǒng)入口處實(shí)測(cè)煙氣參數(shù)確定，并充分考慮原料、燃料及產(chǎn)能的變化趨勢(shì)，煙氣中NOx排放要求應(yīng)不低于GB25465中修改單的要求。3T/HNNMIAXX-20XX4.3采用SNCR脫硝技術(shù)時(shí)，煙囪排放出口氨逃逸濃度不得高于8mg/m3；采用SCR或SNCR-SCR脫硝技術(shù)時(shí)，煙囪排放出口氨逃逸濃度不得高于2.5mg/m3。4.4熟料燒成窯基準(zhǔn)煙氣量為5500m3/t-熟料。氫氧化鋁焙燒爐基準(zhǔn)煙氣量為2200m3/t-氧化鋁。4.5脫硝系統(tǒng)裝備可用率在95%以上。4.6SNCR脫硝系統(tǒng)不能對(duì)氫氧化鋁焙燒爐產(chǎn)生干擾，不能影響氧化鋁產(chǎn)品質(zhì)量，不能增加煙氣阻4.7SCR脫硝系統(tǒng)的煙氣壓降不高于1400Pa。4.8脫硝系統(tǒng)的建設(shè)應(yīng)充分考慮與熟料燒成窯、氫氧化鋁焙燒爐主體系統(tǒng)的兼容，脫硝系統(tǒng)不得對(duì)窯爐系統(tǒng)安全運(yùn)行造成重大隱患，脫硝系統(tǒng)對(duì)窯爐及附屬設(shè)施熱效率的影響應(yīng)不大于0.5%。4.9脫硝系統(tǒng)應(yīng)能在氧化鋁窯爐任何工況之間持續(xù)安全運(yùn)行。4.10氧化鋁行業(yè)窯爐煙氣脫硝技術(shù)實(shí)施過程中除應(yīng)符合本文件外，還應(yīng)符合國家有關(guān)工程質(zhì)量、安全、消防等方面的強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)條文的規(guī)定，宜包括系統(tǒng)工藝、設(shè)備、總圖、土建、電氣、控制、消防、暖通、給排水、環(huán)境保護(hù)、安全、職業(yè)衛(wèi)生等。4.11脫硝系統(tǒng)不應(yīng)設(shè)置煙氣旁路。5熟料燒成窯煙氣脫硝工藝5.1熟料燒成窯脫硝工藝流程基于熟料燒成窯生產(chǎn)工藝特性及煙氣特征，其煙氣脫硝工藝宜采用低溫SCR脫硝工藝。低溫SCR脫硝系統(tǒng)主要由還原劑儲(chǔ)存制備系統(tǒng)、還原劑熱解系統(tǒng)、還原劑噴施系統(tǒng)、低溫SCR反應(yīng)器、SCR催化劑熱解析系統(tǒng)組成。熟料燒成窯脫硝工藝流程見圖1。圖1熟料燒成窯脫硝工藝流程5.2還原劑選擇5.2.1脫硝工藝使用的還原劑主要有尿素、氨水和液氨。5.2.2一般選擇尿素作為還原劑，尿素質(zhì)量符合GB/T2440的規(guī)定。5.3還原劑儲(chǔ)存和制備系統(tǒng)5.3.1還原劑儲(chǔ)存和制備系統(tǒng)包括提升機(jī)、尿素溶解槽、尿素溶液儲(chǔ)槽、尿素溶液泵以及相應(yīng)的尿素管道。5.3.2應(yīng)至少設(shè)置一座尿素存貯倉，并設(shè)置熱風(fēng)流化裝置和振動(dòng)下料裝置，并防止尿素吸潮結(jié)塊。5.3.3將尿素制備成質(zhì)量濃度為40%～50%溶液儲(chǔ)存。尿素溶液的總儲(chǔ)存容量應(yīng)不小于所對(duì)應(yīng)的脫硝系統(tǒng)設(shè)計(jì)工況下連續(xù)5天的消耗量。5.3.4尿素制氨系統(tǒng)采用熱解工藝制備氨氣，每套SCR反應(yīng)器設(shè)置1臺(tái)絕熱分解室，分界室進(jìn)出4T/HNNMIAXX-20XX口氣體分配管道設(shè)置調(diào)節(jié)風(fēng)門，分解室和計(jì)量分配裝置的布置應(yīng)靠近反應(yīng)器。5.3.5尿素溶解槽及尿素管道應(yīng)采用電伴熱進(jìn)行保溫。5.4還原劑熱解系統(tǒng)5.4.1每套熟料窯SCR脫硝反應(yīng)器均對(duì)應(yīng)1套尿素?zé)峤庀到y(tǒng)，每臺(tái)熱解爐對(duì)應(yīng)1臺(tái)計(jì)量與分配裝置。5.4.240%～50%的尿素溶液經(jīng)泵輸送至計(jì)量裝置后進(jìn)入尿素?zé)峤鉅t，尿素?zé)峤鉅t溫度在350℃~5.4.3熱解蒸發(fā)后NH3（氣態(tài)）進(jìn)入氨-空氣混合器進(jìn)行稀釋，稀釋后NH3（氣態(tài)）的體積百分比濃度不高于5%。5.5還原劑噴施系統(tǒng)5.5.1稀釋后NH3（氣態(tài)）經(jīng)管道輸送至SCR系統(tǒng)前噴氨格柵，噴氨格柵宜采用管柵式，同時(shí)應(yīng)設(shè)計(jì)防止被固體灰分堵塞的措施和防磨措施。5.5.2NH3（氣態(tài)）輸送管道在使用前需進(jìn)行氮?dú)獯祾摺?.5.3氨噴施系統(tǒng)包括氨管路、氨分配裝置、霧化噴槍等。霧化噴槍布置于反應(yīng)器入口煙道，均勻分布。5.5.4每個(gè)催化劑層上方布置2臺(tái)耙式吹灰器，并采用壓縮空氣經(jīng)煙道換熱器加熱后作為吹灰介質(zhì)。5.6低溫SCR脫硝器5.6.1SCR催化劑應(yīng)能滿足熟料燒成窯煙氣濕度≥30%、飛灰堿度（Na2O）≥20%的工況條件。5.6.2SCR催化劑采用低溫V-W-Ti催化劑，煙氣溫度宜在170℃~220℃。5.6.3SCR催化劑應(yīng)質(zhì)地均勻，蜂窩式催化劑采用純陶瓷材料，平板式催化劑采用不銹鋼篩網(wǎng)板作為基材。催化劑類型（蜂窩狀或者板式催化劑）由企業(yè)自行決策。催化劑機(jī)械壽命應(yīng)不小于8年；催化劑化學(xué)壽命應(yīng)不小于3年（24000h）。5.6.4催化劑的層數(shù)應(yīng)采用N+1層方式布置（催化劑初始加裝N層，催化劑預(yù)留最上層）。其層數(shù)的配置及壽命管理模式應(yīng)進(jìn)行綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較?；景惭b層數(shù)應(yīng)根據(jù)催化劑化學(xué)、機(jī)械性能、衰減特性及環(huán)保要求確定。5.6.5每一層催化劑均應(yīng)設(shè)計(jì)可拆卸的催化劑測(cè)試部件，并設(shè)有清灰設(shè)施和反積灰措施。投運(yùn)前兩年，每年至少檢測(cè)1次；兩年后，每半年至少檢測(cè)1次。5.6.6SCR反應(yīng)器本體宜采用鋼焊接結(jié)構(gòu)，其外壁應(yīng)采取保溫措施；露天布置時(shí)，保溫層應(yīng)采取防雨措施。5.6.7反應(yīng)器入口應(yīng)設(shè)煙氣導(dǎo)流板，反應(yīng)器側(cè)壁對(duì)應(yīng)催化劑部位應(yīng)設(shè)催化劑裝載門、起吊裝置和人孔門。5.6.8在反應(yīng)器入口和出口均應(yīng)加裝壓力測(cè)量裝置，當(dāng)壓差過大時(shí)，表明催化劑堵塞，可以人工進(jìn)行強(qiáng)行吹灰。反應(yīng)器內(nèi)部吹灰方式可采用壓縮空氣吹灰等方式，每層催化劑上方布置不少于2層耙式吹灰器，預(yù)留層保留吹灰器接口。壓縮空氣應(yīng)設(shè)置單獨(dú)空壓機(jī)供應(yīng)，壓縮空氣可與原始煙氣間接換熱后作為吹灰介質(zhì)，壓力不低于0.8MPa。5.6.9熟料燒成窯烘窯時(shí)燃料宜采用低氮型煤氣或天然氣，避免烘窯階段煤粉不完全燃燒造成的NOx超標(biāo)和其他污染物超標(biāo)，并降低煤粉不完全燃燒對(duì)SCR催化劑的影響。5.6.10反應(yīng)器應(yīng)設(shè)置足夠大小和數(shù)量的人孔門，人孔尺寸宜采用800mm×800mm方式。5.7SCR催化劑熱解析系統(tǒng)5.7.1每套SCR脫硝系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置1套催化劑在線解析系統(tǒng)。5.7.2SCR反應(yīng)器采用分倉設(shè)置，當(dāng)單個(gè)催化劑在線解析時(shí)，其余催化劑倉室應(yīng)能滿足全煙氣正常脫硝要求。5.7.3SCR催化劑解析溫度在350℃~420℃,解析時(shí)間不少于72h。5.7.4催化劑解析熱煙氣升溫宜采用熱風(fēng)爐形式，熱源為天然氣、煤制氣或電。5.7.5多套SCR脫硝系統(tǒng)可共用1套熱風(fēng)系統(tǒng)。5T/HNNMIAXX-20XX6氫氧化鋁焙燒爐脫硝煙氣工藝6.1氫氧化鋁焙燒爐煙氣脫硝工藝流程基于氫氧化鋁焙燒爐生產(chǎn)工藝及煙氣特征，其煙氣脫硝工藝宜采用SNCR脫硝工藝或SNCR-SCR聯(lián)合脫硝工藝。脫硝系統(tǒng)主要由還原劑儲(chǔ)存制備系統(tǒng)、還原劑噴施系統(tǒng)、SNCR脫硝系統(tǒng)、SCR脫硝系統(tǒng)組成。經(jīng)配置合格的還原劑溶液經(jīng)輸送系統(tǒng)輸送至分配模塊，經(jīng)噴槍噴入氫氧化鋁焙燒爐P04或P03高溫路體內(nèi)進(jìn)行SNCR脫硝，SNCR脫硝后煙氣與逃逸氨進(jìn)入在P02-A02段設(shè)置SCR反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行深度脫硝。氫氧化鋁焙燒爐煙氣脫硝工藝流程見圖2。圖2氫氧化鋁焙燒爐脫硝工藝流程示意圖6.2還原劑選擇6.2.1脫硝還原劑主要有尿素、氨水和液氨。6.2.2一般選擇尿素作為還原劑，其質(zhì)量應(yīng)符合GB/T2440的規(guī)定。6.3脫硝工藝確定6.3.1氫氧化鋁焙燒爐煙氣脫硝效率要求不高于40%的企業(yè)，宜采用SNCR脫硝工藝。6.3.2氫氧化鋁焙燒爐煙氣脫硝效率要求不低于80%的企業(yè)，應(yīng)采用SNCR-SCR聯(lián)合脫硝工藝，滿足氫氧化鋁焙燒爐超低排放的環(huán)保要求。6.4還原劑儲(chǔ)存制備系統(tǒng)6.4.1尿素儲(chǔ)存及附屬設(shè)備詳見節(jié)5.3.1。6.4.2尿素制氨宜采用水解制氨工藝，尿素水解反應(yīng)器的出力宜按脫硝系統(tǒng)設(shè)計(jì)工況下氨氣消耗量的120%設(shè)計(jì)。尿素水解制氨包括尿素顆粒儲(chǔ)倉、尿素計(jì)量罐、尿素溶解罐、尿素溶液泵、尿素溶解儲(chǔ)罐、供液泵、水解反應(yīng)器、緩沖罐、蒸汽加熱器及疏水回收裝置等。6.4.3將尿素制備成質(zhì)量濃度為30%～50%的尿素溶液儲(chǔ)存。6.4.4尿素溶解罐不少于2座，并設(shè)有人孔、尿素顆粒下料口、尿素溶液出口、通風(fēng)孔、攪拌器口、液位表、溫度表口和排放口，罐體并設(shè)置加熱裝置。6.4.5尿素溶液儲(chǔ)罐可采用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料或304及其以上等級(jí)的不銹鋼材料，同時(shí)罐外壁應(yīng)設(shè)有安全梯、檢修平臺(tái)等。6.5還原劑噴施系統(tǒng)6.5.1尿素溶液作為還原劑時(shí)，多臺(tái)氫氧化鋁焙燒爐宜共用1套還原劑輸送系統(tǒng)。尿素溶液宜通過靜態(tài)混合器與稀釋水（應(yīng)采用除鹽水）混合稀釋，稀釋后的質(zhì)量濃度不得大于10%。輸送系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置6T/HNNMIAXX-20XX加熱器和過濾器，加熱器的功率應(yīng)能滿足補(bǔ)償尿素溶液輸送途中熱量損失的需要。6.5.2每臺(tái)氫氧化鋁焙燒爐應(yīng)配置一套還原劑計(jì)量分配系統(tǒng)。6.5.3噴槍材質(zhì)應(yīng)采用等級(jí)不低于310S的不銹鋼材質(zhì)，并采用大角度（55o)噴嘴，確保焙燒爐截面全覆蓋。6.6SNCR脫硝系統(tǒng)6.6.1第一層還原劑噴射層設(shè)置在焙燒爐P04主爐筒體上，第二層還原劑噴射層設(shè)置副焙燒爐P03出口，還原劑噴施點(diǎn)在P03或P04溫度區(qū)域?yàn)?00℃~1050℃。每個(gè)噴射點(diǎn)設(shè)置2～4個(gè)噴槍，噴槍采用雙流體噴槍，壓縮空氣壓力不低于0.6MPa。6.6.2每支噴槍應(yīng)設(shè)有外部套管，避免煙氣的高溫腐蝕和磨損。6.6.3煙氣中NOx原始濃度較低時(shí)，可采用SNCR脫硝工藝時(shí)，煙氣NOx排放濃度應(yīng)滿足GB25465中修改單要求，并預(yù)留SCR脫硝工藝的實(shí)施條件。6.7SCR脫硝系統(tǒng)6.7.1SCR脫硝反應(yīng)器應(yīng)設(shè)置在P02二級(jí)預(yù)熱旋風(fēng)分離器和原料干燥器中間煙道之間，脫硝反應(yīng)溫度為320℃~400℃。6.7.2反應(yīng)器入口應(yīng)設(shè)至氣流均布裝置，反應(yīng)器入口及出口段應(yīng)設(shè)導(dǎo)流板。6.7.3催化劑宜采用抗磨損和防堵塞效果好的板式催化劑。6.7.4吹灰器應(yīng)采用聲波吹灰器，多點(diǎn)布置，確保催化劑不被堵塞。6.7.5催化劑應(yīng)設(shè)置N+1層催化劑（N用1備）。6.7.6催化劑宜采用模塊化設(shè)計(jì)，并采用鋼結(jié)構(gòu)框架化，便于運(yùn)輸和安裝。6.7.7每層催化劑上方布置不少于2層聲波吹灰器。聲波吹灰器所用壓縮空氣壓力在0.6MPa～0.8MPa。每個(gè)吹灰流程時(shí)間約2min，吹灰頻率宜為1次/10min。6.7.8吹灰器的控制應(yīng)采用集散控制系統(tǒng)（DCS）程序控制。6.7.9為避免在氫氧化鋁焙燒爐烘爐階段爐內(nèi)溫度過高，SCR煙氣入口處應(yīng)設(shè)置冷風(fēng)閥，保證SCR反應(yīng)器入口煙氣溫度不高于450℃。7運(yùn)行與維護(hù)7.1脫硝系統(tǒng)的運(yùn)行、維護(hù)及管理除應(yīng)執(zhí)行本文件外，還應(yīng)符合國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。7.2未經(jīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境保護(hù)行政主管部門批準(zhǔn)，不得停止運(yùn)行脫硝系統(tǒng)。由于緊急事故及故障造成脫硝系統(tǒng)停止運(yùn)行時(shí)，應(yīng)立即報(bào)告當(dāng)?shù)丨h(huán)境保護(hù)行政主管部門。7.3脫硝系統(tǒng)應(yīng)根據(jù)工藝要求定期對(duì)各類設(shè)備、電氣、自控儀表進(jìn)行檢查維護(hù)，確保裝置穩(wěn)定可靠地運(yùn)行。7.4脫硝系統(tǒng)在正常運(yùn)行條件下，NOx排放濃度應(yīng)滿足國家或地方排