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生態(tài)環(huán)保產(chǎn)業(yè)作為支撐生態(tài)文明建設(shè)和高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵力量，正面臨著轉(zhuǎn)型升級(jí)的迫切需求。環(huán)保新質(zhì)生產(chǎn)力，正成為推動(dòng)產(chǎn)業(yè)向前發(fā)展的核心力量。本欄目將聚焦生態(tài)環(huán)保產(chǎn)業(yè)的新技術(shù)、新裝備、新材料、新模式，深入宣傳推廣科技創(chuàng)新成果，及時(shí)發(fā)布環(huán)境技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)項(xiàng)，全面介紹行業(yè)內(nèi)的實(shí)用技術(shù)裝備和示范工程，引導(dǎo)行業(yè)持續(xù)創(chuàng)新，加快數(shù)字、智慧、科技的融合賦能，為經(jīng)濟(jì)社會(huì)全面綠色轉(zhuǎn)型貢獻(xiàn)力量。
生態(tài)環(huán)境保護(hù)實(shí)用技術(shù)
2023-J-19
申報(bào)單位
北京鋁能清新環(huán)境技術(shù)有限公司
推薦單位
中國(guó)環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)脫硫脫硝委員會(huì)
一、技術(shù)簡(jiǎn)介
適用范圍
本技術(shù)完全適用于氧化鋁焙燒爐的煤氣脫氨治理和焙燒爐高NOx、高濕、高塵煙氣污染物的治理，同時(shí)可應(yīng)用于其他工業(yè)窯爐的氣體燃料的脫氨處理和高NOx、高濕、高塵工況的煙氣污染物全流程治理領(lǐng)域。
技術(shù)原理
源頭酸化脫氨：該技術(shù)以硫酸作為吸收劑，在飽和器內(nèi)對(duì)煤氣中的氨進(jìn)行吸收，生成硫酸銨。
SNCR+SCR雙級(jí)串聯(lián)脫硝：通過(guò)循環(huán)泵將尿素溶液輸送到溶液分配模塊，經(jīng)計(jì)量分配后通過(guò)噴槍噴到焙燒爐內(nèi)，尿素溶液在此處分解成氨氣后在高溫下與煙氣中的NOx反應(yīng)。未反應(yīng)的氨氣與煙氣充分混合后，進(jìn)入焙燒爐出口煙道處的SCR催化反應(yīng)器。當(dāng)達(dá)到反應(yīng)溫度且與氨氣充分混合的煙氣流經(jīng)SCR反應(yīng)器的催化層時(shí)，氨氣與NOx發(fā)生催化氧化還原反應(yīng)，將NOx還原為無(wú)害的氮?dú)夂退?br />
金屬濾料電袋復(fù)合除塵：采用低阻高效的一體式金屬濾料電袋復(fù)合除塵器，其中電場(chǎng)區(qū)水平布置，采用振打清灰；袋區(qū)垂直布置，采用耐溫耐濕柔性金屬濾袋，清灰采用固定行噴吹型式。前級(jí)電場(chǎng)依靠氣體電離使粉塵粒子荷電，帶電粒子在電場(chǎng)力的作用下移動(dòng)到收塵極板，在合理的振打周期和振打力作用下，被收集在收塵板上的粉塵落入灰斗。其余未被收集的荷電后的微細(xì)粉塵隨煙氣經(jīng)多孔板均流后，一部分煙氣水平進(jìn)入金屬濾袋除塵區(qū)，另一部分煙氣由水平流動(dòng)折向電場(chǎng)下部，然后從下向上運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入金屬濾袋收塵區(qū)。含塵煙氣通過(guò)金屬濾袋外表面，粉塵被阻留在布袋的外部，經(jīng)噴吹落入灰斗。
工藝路線
氧化鋁焙燒爐源頭煤氣定向減量采用硫酸脫氨工藝來(lái)減少燃料中的氨含量；脫氨后的煤氣進(jìn)入氧化鋁焙燒爐中燃燒，在爐內(nèi)采用SNCR脫硝技術(shù)脫除NOx，脫硝劑采用尿素水解液，尿素溶液在爐內(nèi)分解成氨氣后在高溫下與煙氣中的NOx反應(yīng)；未反應(yīng)的氨氣與煙氣充分混合后，進(jìn)入焙燒爐出口煙道處的SCR 催化反應(yīng)器進(jìn)一步脫除NOx，將NOx還原為無(wú)害的氮?dú)夂退?；脫硝后的煙氣進(jìn)入末端的電袋復(fù)合除塵器，前級(jí)電場(chǎng)依靠氣體電離使粉塵粒子荷電進(jìn)而收集，后級(jí)采用金屬濾袋進(jìn)行高效收塵，含塵煙氣通過(guò)金屬濾袋外表面，粉塵被阻留在布袋的外部。凈化后氣體從金屬濾袋內(nèi)部排出，匯入排風(fēng)煙道進(jìn)入后續(xù)工藝。
應(yīng)用效果
“氧化鋁焙燒爐煙氣污染物全流程控制技術(shù)”應(yīng)用到中國(guó)鋁業(yè)集團(tuán)有限公司的多家企業(yè)，最長(zhǎng)的運(yùn)行時(shí)間已有4年，應(yīng)用本技術(shù)以來(lái)，實(shí)現(xiàn)了：1)煙氣中顆粒物、氮氧化物等減量大于計(jì)值(其中顆粒物減排效率為99.99%，氮氧化物減排效率為 85.7%)；2)綜合氣體污染物治理工藝的能源效率較現(xiàn)有水平提高30%以上；3)氣體污染物治理工藝的運(yùn)行成本較現(xiàn)有工藝降低30%。具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益，支撐企業(yè)合法生產(chǎn)。
中鋁中州鋁業(yè)有限公司5套焙燒爐于2020年12月1日完成全部系統(tǒng)調(diào)試工作并正式投產(chǎn)運(yùn)行。
項(xiàng)目運(yùn)行期間出口NOx排放濃度≤30mg/Nm³，氨的逃逸率≤3.86mg/Nm³，脫硝效率為84.42%；顆粒物排放2.0mg/Nm³，實(shí)際排放標(biāo)準(zhǔn)高于雙方簽訂的技術(shù)協(xié)議要求：出口NOx排放濃度≤50mg/Nm³，氨的逃逸率≤5mg/Nm³；煙塵顆粒物含量≤5mg/Nm³；均達(dá)到了《重污染天氣重點(diǎn)行業(yè)應(yīng)急減排措施制定技術(shù)指南(2020年修訂版)》(環(huán)辦大氣函[2020])340 號(hào))中A級(jí)企業(yè)超低排放限值要求。
研發(fā)背景
隨著我國(guó)環(huán)保政策的日益嚴(yán)格，鋁工業(yè)煙氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，氧化鋁焙燒爐煙氣顆粒物排放濃度一般在20～70mg/Nm³(除塵設(shè)備的出口)，沒(méi)有脫硝設(shè)備時(shí)，NOX等污染物排放濃度在150～350mg/Nm³之間，根本無(wú)法滿足《鋁工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB25465-2010)的國(guó)家特別排放限值要求，同時(shí)，《重污染天氣重點(diǎn)行業(yè)應(yīng)急減排措施制定技術(shù)指南(2020年版)》中所提到的相關(guān)指導(dǎo)意見：對(duì)A級(jí)企業(yè)的要求，其中PM≤10mg/Nm³，NOx≤50mg/Nm³。所以面對(duì)逐漸嚴(yán)格的環(huán)保排放指標(biāo)，氧化鋁生產(chǎn)企業(yè)尋找可靠穩(wěn)定工藝路線、投資成本合理的煙氣凈化處理技術(shù)，迫在眉睫。
氧化鋁焙燒爐煙氣污染物全流程控制技術(shù)研究與應(yīng)用項(xiàng)目為北京鋁能清新環(huán)境技術(shù)有限公司針對(duì)鋁工業(yè)氧化鋁焙燒工序中NOx、顆粒物等特征污染物全流程控制技術(shù)的重大需求開展的自選研究項(xiàng)目。項(xiàng)目針對(duì)氧化鋁焙燒爐工藝裝備特性和高NOx、高濕、高塵煙氣特征，開發(fā)了全流程的工藝技術(shù)和關(guān)鍵技術(shù)裝備，實(shí)現(xiàn)了煙氣中特征污染物超低排放的同時(shí)降低了煙氣治理運(yùn)行成本。項(xiàng)目成果已經(jīng)成功應(yīng)用于氧化鋁焙燒爐煙氣污染物全流程控制，促進(jìn)了我國(guó)鋁工業(yè)環(huán)保治理的技術(shù)進(jìn)步。
技術(shù)特點(diǎn)
1、技術(shù)創(chuàng)新程度
該項(xiàng)目開發(fā)了“源頭定向減量-過(guò)程精確控制-末端深度治理”技術(shù)，對(duì)氧化鋁焙燒煙氣特征污染物進(jìn)行全流程控制和治理。創(chuàng)新點(diǎn)如下：(1)在源頭定向減量過(guò)程中，研發(fā)了酸霧抑制、方箱結(jié)構(gòu)滿流管、母液防堵等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了煤氣的高效脫氨和酸霧減排；(2)在過(guò)程精準(zhǔn)控制中，開發(fā)了脫硝劑微流量精確計(jì)量和高動(dòng)力噴施等技術(shù)，實(shí)現(xiàn)脫硝劑精準(zhǔn)噴射，大幅提高脫硝效能；(3)在末端深度治理中，突破了高濕、高塵煙氣除塵技術(shù)難點(diǎn)，大幅增強(qiáng)了濾袋壽命，提高除塵效能。技術(shù)創(chuàng)新程度高。
2、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的先進(jìn)程度
焙燒爐燃燒采用煤氣的脫氨效率 80%以上，焙燒爐煙氣的一級(jí) SNCR 脫硝效率65%以上，二級(jí)SCR脫硝效率90%以上，除塵效率99.99%；NOx排放濃度低于50mg/Nm³，顆粒物排放濃度低于5 mg/Nm³，氨逃逸低于5mg/Nm³。技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)先進(jìn)。
3、技術(shù)難度和復(fù)雜程度
氧化鋁焙燒鋁煙氣具有高氮氧化物、高濕、高塵的特點(diǎn)，常規(guī)的單一的技術(shù)無(wú)法實(shí)現(xiàn)煙氣特征污染物的超低排放，本技術(shù)首次實(shí)現(xiàn)針對(duì)氧化鋁焙燒爐煙氣污染物的全流程控制和治理，并通過(guò)對(duì)技術(shù)和裝備的優(yōu)化，很好地解決了上述難題。技術(shù)難度大，復(fù)雜程度高。
二、典型應(yīng)用案例
案例名稱
中鋁中州鋁業(yè)有限公司焙燒爐脫硝、除塵改造項(xiàng)目
案例簡(jiǎn)介
中鋁中州鋁業(yè)有限公司第二氧化鋁廠共有5臺(tái)焙燒爐，1#焙燒爐氧化鋁產(chǎn)能為1150t/d，2、3、4、5#焙燒爐氧化鋁產(chǎn)能為1650t/d。每臺(tái)焙燒爐使用天然氣、煤氣作為燃料，將氫氧化鋁焙燒為氧化鋁。項(xiàng)目改造前，5臺(tái)焙燒爐均未設(shè)置脫硝裝置，NOx排放濃度在150～300mg/Nm³之間；5臺(tái)焙燒爐尾部各配1臺(tái)三場(chǎng)電收塵器，電收塵器進(jìn)口塵含量為100mg/Nm³左右，出口含塵量設(shè)計(jì)為50mg/m³；污染物排放濃度均不能滿足超低排放要求。
本項(xiàng)目由北京鋁能清新環(huán)境技術(shù)有限公司進(jìn)行EPC項(xiàng)目總承包，脫硝部分采用SNCR+SCR聯(lián)合脫硝技術(shù)；SCR反應(yīng)器裝置布置在焙燒爐出口。除塵部分對(duì)現(xiàn)有電收塵進(jìn)行升級(jí)改造，采用電收塵+金屬濾袋除塵的方式；主要是對(duì)現(xiàn)有除塵器一區(qū)電場(chǎng)陰陽(yáng)極系統(tǒng)進(jìn)行更新，將二、三區(qū)電場(chǎng)進(jìn)行改造為金屬濾袋除塵，建成“1個(gè)高頻電場(chǎng)+2袋區(qū)”的電袋復(fù)合除塵器。
項(xiàng)目建成后出口氮氧化物綜合脫硝效率≥83.4%，出口NOx排放濃度≤50mg/Nm³，氨的逃逸率≤5mg/Nm³；煙塵顆粒物含量≤5mg/Nm³；漏風(fēng)率<3%；收塵器壓降<800Pa。達(dá)到超低排放環(huán)保指標(biāo)。
達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)或性能要求
項(xiàng)目實(shí)施建成后經(jīng)過(guò)第三方專業(yè)檢測(cè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)數(shù)據(jù)均值為：出口NOx排放濃度為12mg/Nm³，氨逃逸不大于3.86mg/Nm³，脫硝效率為84.42%；顆粒物排放2.0mg/Nm3(干基實(shí)際氧)，實(shí)際排放標(biāo)準(zhǔn)高于雙方簽訂的技術(shù)協(xié)議要求，同時(shí)高于當(dāng)?shù)丨h(huán)保政策要求。
業(yè)主單位
中鋁中州鋁業(yè)有限公司
投運(yùn)時(shí)間
2020年9月19日
工藝流程
在焙燒爐內(nèi)采用SNCR脫硝技術(shù)，脫硝劑采用尿素水解液，通過(guò)尿素循環(huán)泵輸送到尿素溶液分配模塊，經(jīng)計(jì)量分配到尿素溶液噴槍噴到焙燒爐內(nèi)，尿素溶液在此處分解成氨氣后在高溫下與煙氣中的NOx 反應(yīng)；多余的氨氣與煙氣充分混合后，進(jìn)入焙燒爐出口煙道處的SCR 催化反應(yīng)器。當(dāng)達(dá)到反應(yīng)溫度且與氨氣充分混合的煙氣氣流經(jīng)SCR 反應(yīng)器的催化層時(shí)，氨氣與NOx 發(fā)生催化氧化還原反應(yīng)，將NOx 還原為無(wú)害的N2 和H2O；
脫硝后的煙氣進(jìn)入末端的電袋復(fù)合除塵器，除塵是采用電袋復(fù)合除塵器優(yōu)化設(shè)計(jì)的一體式除塵結(jié)構(gòu)，前級(jí)電場(chǎng)內(nèi)依靠氣體電離，粉塵粒子荷電，帶電粒子在電場(chǎng)力的作用下移動(dòng)到收塵極板，被收集在收塵板上，第一電場(chǎng)的收塵效率一般在70%～80%，其余未被收集的微細(xì)粉塵，微細(xì)粉塵隨煙氣經(jīng)電場(chǎng)出口、袋區(qū)入口的多孔板均流后，一部分煙氣水平進(jìn)入金屬濾袋除塵區(qū)，另一部分煙氣由水平流動(dòng)折向電場(chǎng)下部，然后從下向上運(yùn)動(dòng)，進(jìn)入金屬濾袋收塵區(qū)。含塵煙氣通過(guò)金屬濾袋外表面，粉塵被阻留在布袋的外部，干凈氣體從金屬濾袋的內(nèi)腔流出，進(jìn)入上部?jī)艋遥缓髤R入排風(fēng)煙道進(jìn)入后續(xù)工藝。
運(yùn)行情況
中州鋁業(yè)有限公司5套焙燒爐于2020年12月1日完成全部系統(tǒng)調(diào)試工作并正式投產(chǎn)運(yùn)行。
項(xiàng)目運(yùn)行期間出口NOx排放濃度≤30 mg/Nm³，氨的逃逸率≤3.86mg/Nm³，脫硝效率為84.42%；顆粒物排放2.0 mg/Nm³，實(shí)際排放標(biāo)準(zhǔn)高于雙方簽訂的技術(shù)協(xié)議要求：出口NOx排放濃度≤50 mg/Nm³，氨的逃逸率≤5 mg/Nm³；煙塵顆粒物含量≤5 mg/Nm³；均達(dá)到了《重污染天氣重點(diǎn)行業(yè)應(yīng)急減排措施制定技術(shù)指南(2020年修訂版)》(環(huán)辦大氣函[2020])340 號(hào))中A級(jí)企業(yè)超低排放限值要求。DCS的運(yùn)行畫面如下：
技術(shù)應(yīng)用產(chǎn)生的碳減排效果
中鋁中州鋁業(yè)有限公司設(shè)計(jì)產(chǎn)能為7750t/d，年產(chǎn)能為280萬(wàn)噸氧化鋁，系統(tǒng)氮氧化物年減排量2055.1t(改造前設(shè)備出口按220mg/Nm³計(jì)算，改造后除塵設(shè)備出口按50mg/Nm³計(jì)算)；系統(tǒng)顆粒物年減排量302t(改造前除塵設(shè)備出口按30mg/Nm³計(jì)算，改造后除塵設(shè)備出口按小于5mg/Nm³計(jì)算)，即年回收Al2O3約302t；可減少二氧化碳的年排放量折合噸鋁1.69kg/t-Al2O3。
三、技術(shù)申報(bào)單位聯(lián)系信息
單位名稱：北京鋁能清新環(huán)境技術(shù)有限公司
單位地址：北京海淀區(qū)西八里莊路恩濟(jì)大廈B座5層
原標(biāo)題：環(huán)保新質(zhì)生產(chǎn)力 | 氧化鋁焙燒爐煙氣污染物全流程控制技術(shù)
