[发明专利]水泥厂选择性非催化还原NOx环境负荷评价与控制方法

摘要

水泥厂选择性非催化还原NOx环境负荷评价与控制方法属于水泥生产环境安全技术领域，其特征在于，对于实施选择性非催化还原SNCR技术减排氮氧化物NOx时带来的额外影响，包括气体污染物NH3、CO、SO2和煤耗增高等因素，根据设定的环境影响量化指标体系和脱硝效率量化指标体系进行多因素、多层次、多目标的在线监测及效果评价，以便在减排NOx的同时稳定水泥生产、降低整体环境负荷和推进水泥行业的绿色化进程。

主权项

水泥厂选择性非催化还原NOx环境负荷评价与控制方法，其特征在于，是在一个包括中央控制计算机在内的水泥厂选择性非催化还原SNCR技术减排NOx的环境负荷评价与计算机在线控制系统中，依次按照以下步骤实现的：步骤（1）、构建一个受所述中控计算机控制的水泥厂选择性非催化还原SNCR技术减排NOx的环境负荷评价与与计算机在线控制系统，其中包括在水泥厂区域内建立及装备下述计量化的存储单元：专用氨水储罐、纯净水储罐、压缩空气储罐，此外，还设有包括备用氨水储罐，以及辅助设施及装备：喷枪、卸氨装置、排空阀、柔性软管及接口、连接各脱硝模块的管道、防雷棚和防雷设施及装备，并给运输氨水的罐车、消防设施、消防水罐预留出作业空间，其中：专用氨水储罐，存储用以还原NOx的氨水NH3·H2O，纯净水储罐，存储用以清洗脱硝设备和需要时稀释氨水的纯净水，压缩空气储罐，存储用以实施脱硝作业的压缩空气，在分解炉的喷煤管处安装用以测定分解炉耗煤量Mcoal(c)的流量计，单位以“kgce/t cl”计，即“千克标准煤/吨熟料”，在回转窑的喷煤管处安装用以测定回转窑煤耗量Mcoal(k)的流量计，单位为“kgce/t cl”，即“千克标准煤/吨熟料”，其中，利用喷枪向分解炉内喷氨标志开始实施SNCR技术，中控计算机初始化，设定以下参数：i：表示由中控计算机实施监测的当个自然月的第i天，共记录n次，n在数值上等于当个自然月的天数，n∈{28，30，31}，Di：第i天实施SNCR技术的小时数，即当天内累计的脱硝作业时间，η(Di)：第i天平均脱硝作业率，η(Di)=Di/24，阈值η(Di)min≥45%，∑Di：表示第m个自然月的Di的加和值，即表示当个自然月累计的当月脱硝作业时间，m表示月序号，m=1,2,…,12，η(∑Di)表示SNCR技术实施月的小时平均脱硝作业率，η(∑Di)=∑Di/(24n)，阈值η(∑Di)min≥40%，∑(∑Di)m：m个∑Di的加和值，表示本自然年累计的脱硝作业时间，η(∑(∑Di)m)表示SNCR技术实施的年平均脱硝作业率， η ( Σ m = 1 12 ( ΣDi ) m ) = [ Σ m = 1 12 ( ΣDi ) m ] / ( 24 mn ) , 阈值 η ( Σ m = 1 12 ( ΣDi ) m ) min ≥ 35 % , 所述分解炉和回转窑的煤耗比ρ的范围是：1.5－10%≤ρ≤1.5＋10%，最佳为ρ=1.5， ρ = Mcoal ( c ) Mcoal ( k ) 分解炉的温度Tcalciner的范围为：850℃≤Tcalciner≤1050℃；步骤（2）、各种所述储存单元都设有用以计量消耗量的流量计量装置，设定：氨水库存量、纯净水储罐和压缩空气储罐的实时容量的下限分别为其库容量的30%，所述中控计算机依次按以下步骤控制氨水库存量、纯净水存量和压缩空气存量：当SNCR技术实施后，在氨水消耗量MNH3·H2O大于或等于70%S’NH3·H2O时，发出补充氨水库存的指令，S’NH3·H2O为氨水储罐的氨水最大容量，当SNCR技术实施后，在纯净水消耗量MH2O大于或等于70%S’H2O时，发出补充纯净水库存的指令，S’H2O为纯净水罐的纯净水最大容量，当SNCR技术实施后，在压缩空气消耗量MAir大于或等于70%S’AIR时，发出补充压缩空气库存的指令，S’AIR为压缩空气罐的压缩空气最大容量，建立溯源制度来追踪实施SNCR技术的所用原料质量，（3）、在中控计算机中设立下述环境影响量化指标集合{MNH3·H2O、MH2O、MAir、Mcoal(c)、Mcoal(k)、ESNCR、TCAIR、TCH2O、TCNH3·H2O、M0SO2、M SO2、M0CO、MCO、MSlip1、MSlip2、MSlip3、M1NOx}：Mcoal(c)：分解炉的煤耗，要求Mcoal(c)≤72kgce/t cl，Mcoal(k)：回转窑的煤耗，要求Mcoal(k)≤50kgce/t cl，ESNCR：实施SNCR技术所用的额外电耗，要求ESNCR≤10kWh/t cl，TCNH3·H2O：特制运输氨水的卡车运送距离，要求TCNH3·H2O≤100km，TCH2O：运输纯净水的卡车运送距离，要求TCH2O≤80km，TCAIR：运输压缩空气的卡车运送距离，要求TCAIR≤80km，M0SO2：每次实施SNCR技术前，用气体成分测试仪测得的悬浮预热器C1出口处的SO2排放量，要求M0SO2≤30mg SO2/Nm3，M0CO：每次开始实施SNCR技术前，用气体成分测试仪测得悬浮预热器C1出口处的CO排放量，要求M0CO≤100mg CO/Nm3，M SO2：每次开始实施SNCR技术后，经过5分钟的稳定时间后，用气体成分测试仪测得 的悬浮预热器C1出口处的SO2排放量，要求MSO2≤25mg SO2/Nm3，MCO：每次开始实施SNCR技术后，经过5分钟的稳定时间后，用气体成分测试仪测得的悬浮预热器C1出口处的CO排放量，要求MCO≤110mg CO/Nm3，MSlip1：每次卸氨时，在卸氨点用气体成分测试仪测得的氨逃逸量，要求MSlip1≤15mgNH3/Nm3，MSlip2：每次开始实施SNCR技术后，经过5分钟的稳定时间后，在悬浮预热器C1出口处用气体成分测试仪测得的氨逃逸量，要求MSlip2≤10mg NH3/Nm3，MSlip3：每次开始实施SNCR技术后，经过5分钟的稳定时间后，在喷氨口处用气体成分测试仪测得的氨逃逸量，要求MSlip3≤30mg NH3/Nm3，M1NOx：每次开始实施SNCR技术后，经过5分钟的稳定时间后，在悬浮预热器C1出口处用气体成分测试仪测得的NOx排放量，将测量值以全部转化为NO2计，要求M1NOx≤400mgNO2/Nm3，同时，设立脱硝效率量化指标集{η(Di)、η(∑Di)、η(∑(∑Di)m、M0NOx、M1NOx、ΔNOx、η(c)}，其中：M0NOx：每次开始实施SNCR技术前，在悬浮预热器C1出口处用气体成分测试仪测得的NOx排放量，将测量值以全部转化为NO2计，ΔNOx：脱硝率，ΔNOx=（M0NOx－M1NOx）/M0NOx，当M0NOx≤500时，要求ΔNOx≥55%，η(c)：水泥生产系统运转率，即分解炉和回转窑作业运转率，要求η(c)≥70%；步骤（4）、中控计算机按照以下步骤实时监测并在线控制各参数：步骤（4.1）、判断在开始实施SNCR技术前，下述参数值是否同时达到以下要求：850℃≤Tcalciner≤1050℃，Mcoal(c)≤72，Mcoal(k)≤50，1.5－10%≤ρ≤1.5＋10%，且尽量维持最佳值ρ=1.5，M0SO2≤30，M0CO≤100，若：有任何一个参数达不到要求，则调整分解炉和回转窑的生产参数，使其稳定运行在设定范围内；步骤（4.2）、判断M0NOx≥600否，若M0NOx＜600，水泥厂中控室管理人员根据该厂生产运行成本和环境保护达标要求，自行判断是否实施SNCR技术，若M0NOx≥600，则启动实施SNCR技术，并判断下述参数是否在阈值范围内：MSlip2≤10,MSlip3≤30,MSO2≤25,MCO≤110，850℃≤Tcalciner≤1050℃，Mcoal(c)≤72，若分解炉温度Tcalciner超出阈值时，则需及时停止喷氨，以免造成浪费氨水，并检测分解炉的煤耗Mcoal(c)，若Mcoal(c)超出阈值，则停止喷氨，人工判断此时是否必须进行SNCR技术的实施，若MSO2超出阈值，则停止喷氨，检测烟道堵塞情况，若MSlip2、MCO均超出阈值，则停止喷氨，并检测分解炉漏风情况，若MSlip3超出阈值，则停止喷氨，并检测喷枪的密封性，若卸氨时MSlip1超出阈值，则用清水进行冲洗现场；若ESNCR超出阈值，则对卸氨、喷氨系统和压缩空气泵做检测，检查设备老化情况，若在水泥厂窑炉运转率大于70%的情况下，对于SNCR技术的作业率统计η(Di)、η(∑Di)和η(∑(∑Di)m低于阈值，则由中控计算机做出“SNCR技术的应用性偏低”的提示，由中控室管理人员对水泥窑炉的生产稳定性进行全面检测，并考虑对SNCR的整体技术实施环境进行检测。