摘要：介紹了一種玻璃窯SCR脫硝煙氣溫度控制裝置原理及結(jié)構(gòu)，通過加裝控制裝置，不僅提高SCR的安全性和脫硝效率，同時使玻璃窯煙氣余熱得到充分利用，取得了一定的經(jīng)濟效益和社會效益。

關(guān)鍵詞：玻璃窯；SCR脫硝 ；煙氣溫度控制裝置 ；余熱鍋爐

  1 前言

根據(jù)玻璃窯爐煙氣的性質(zhì)特點，一般都采取SCR脫硝技術(shù)控制煙氣氮氧化物排放濃度。SCR脫硝技術(shù)受窯爐運行條件影響較小，反應(yīng)條件易于控制，能夠達到很高的脫硝效率（可達90%以上），能夠滿足嚴格的環(huán)保要求。

根據(jù)目前玻璃行業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模及燃料使用情況，玻璃窯爐的煙氣排放溫度為430～550℃，而SCR脫硝裝置對煙氣溫度要求在350~380℃反應(yīng)時效果最佳，當溫度高于380℃ 時，催化劑壽命縮短，脫硝效果差。玻璃熔窯投運3~5年后，煙氣的流量和溫度均增加，進入SCR脫硝裝置的煙氣溫度將超過設(shè)計溫度^【1】。為滿足SCR脫硝裝置的反應(yīng)溫度，需要打開冷風閥，對煙氣進行降溫，這樣不僅影響煙氣余熱利用和煙氣凈化系統(tǒng)的運行，也影響了余熱發(fā)電的利用效率。為了降低對煙氣余熱利用系統(tǒng)和煙氣凈化系統(tǒng)的影響，應(yīng)在SCR脫硝裝置前增加煙氣溫度控制裝置。

  2 煙氣溫度控制裝置結(jié)構(gòu)及控制原理

SCR煙氣溫度控制裝置能對玻璃窯爐排煙煙氣溫度進行有效控制，使進入SCR裝置的煙氣溫度滿足脫硝反應(yīng)最佳溫度窗口（350~380℃），有利于煙氣凈化，并能夠充分利用煙氣余熱，做到節(jié)能減排。本SCR煙氣溫度控制裝置主要布置位置如圖1所示：

圖1 煙氣降溫控制裝置流程圖

2.1 煙氣溫度控制裝置

本煙氣降溫控制裝置為一種箱形設(shè)備，其中內(nèi)置包含蒸發(fā)器和過熱器，如圖2所示。蒸發(fā)器和過熱器通過管道分別與余熱鍋爐汽包相連，通過鍋爐汽包的水、汽循環(huán)、輸送，利用熱能交換原理實現(xiàn)熱能轉(zhuǎn)換，從而達到對煙氣的降溫控制。同時本降溫控制裝置設(shè)有旁路煙道，能在降溫裝置故障（高溫需開冷風閥，降低煙氣溫度）或煙氣低溫時從旁路經(jīng)過而不影響玻璃窯爐的運行。

圖2 煙氣降溫控制裝置及原理

2.2煙氣溫度控制原理和過程

煙氣煙溫控制裝置主要包括2種介質(zhì)流程：一是煙氣流程，主要是煙氣降溫的過程；二是汽水流程，主要是飽和水加熱成飽和蒸汽，再變成過熱蒸汽的過程。余熱鍋爐汽包的飽和水首先進入蒸發(fā)器，水經(jīng)蒸發(fā)器受熱后，變成汽水混合物，回到余熱鍋爐汽包。此過程中玻璃窯爐高溫煙氣通過蒸發(fā)器受熱面將熱量傳遞給水，水蒸發(fā)后再回流到余熱鍋爐汽包，高溫煙氣被冷卻降溫，可通過控制進入裝置的煙氣量（煙氣側(cè)裝有調(diào)節(jié)風門），實現(xiàn)煙氣溫度控制。另外余熱鍋爐汽包的飽和蒸汽送到過熱器，飽和蒸汽通過過熱器被加熱成過熱蒸汽，過熱蒸汽送往汽輪機組。高溫煙氣通過過熱器和蒸發(fā)器的吸熱，降溫后送到SCR反應(yīng)器。

在煙氣側(cè)設(shè)置有煙氣調(diào)節(jié)擋板，通過調(diào)節(jié)進入裝置的煙氣量，達到控制煙氣溫度的目的。通過該降溫控制裝置，可以靈活的將玻璃窯爐高溫煙氣溫度降至SCR反應(yīng)最佳溫度窗內(nèi)，使SCR脫硝反應(yīng)能夠順利平穩(wěn)地進行。

  3 煙氣溫度控制裝置實際使用實例

某公司玻璃窯爐高溫煙氣量約80000Nm³/h,正常煙氣溫度約430℃（經(jīng)余熱鍋爐高溫段后到372℃），最高煙溫可達500℃。該線玻璃窯爐煙氣出口裝有高溫靜電除塵器和SCR脫硝裝置，同時裝有余熱鍋爐。SCR脫硝設(shè)計安裝時按煙氣溫度372℃考慮。正常運行時SCR脫硝反應(yīng)煙氣溫度效率曲線如圖3^【2】：

圖3 煙氣溫度對SCR脫硝反應(yīng)效率的影響

當運行一段時間后，玻璃窯爐出口煙氣溫度上漲，經(jīng)余熱鍋爐高溫段出口的煙氣溫度遠超過了SCR反應(yīng)最佳溫度窗（350~380℃），達到454℃。為了保證SCR反應(yīng)催化劑的安全和SCR脫硝反應(yīng)的穩(wěn)定運行，特在高溫靜電除塵器和余熱鍋爐高溫段出口之間煙氣管線加裝SCR煙氣溫度控制裝置（見圖1）。加裝SCR煙氣溫度控制裝置前后反應(yīng)器入口溫度如圖4：

圖4 加裝SCR煙氣溫度控制裝置前后反應(yīng)器入口溫度曲線

加裝SCR煙氣溫度控制裝置后，同時將SCR煙氣溫度控制裝置的蒸發(fā)器、過熱器分別與余熱鍋爐汽包、汽輪機組之間用管道和調(diào)節(jié)閥門連接貫通（見圖2）。

經(jīng)實時溫度監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)通過控制進入SCR煙氣降溫裝置的煙氣量，可以將余熱鍋爐高溫段出口的454℃煙氣降溫至SCR反應(yīng)最佳溫度窗內(nèi)，最低可降至360℃左右。根據(jù)熱量衡算，按年運行小時數(shù)，取余熱鍋爐高溫段出口平均煙溫410℃，按410℃煙氣焓值571kJ/m³,360℃煙氣焓值501kJ/m³，降溫釋放出熱量：80000×（571-501）=5600000kJ/h。余熱電站的發(fā)電總熱效率約為23%，則每小時可增加發(fā)電量358kW，扣除裝置阻力新增廠用電量，每小時可增加發(fā)電量300kW。年運行時間按8000小時計算，則可增加發(fā)電量8000×300=240萬kWh。等價值按306g/kWh,年節(jié)能量為734.4t標煤。

綜上所述，加裝SCR煙氣溫度控制裝置后，保證SCR系統(tǒng)運行安全，脫硝效率提高了2.2%，NO_X年減排39.43t（入口NO_X濃度最大3900mg/Nm³ ,按運行時間取平均值2800mg/Nm³)。由于增加了煙氣溫度控制裝置，回收了煙氣的余熱，取得了一定經(jīng)濟效益，達到節(jié)能減排的目的。

 4總結(jié)

本文通過玻璃窯爐高溫煙氣加裝SCR煙氣溫度控制裝置分析和說明，結(jié)合實例實際使用情況，該種在玻璃窯爐煙氣SCR脫硝反應(yīng)器前加裝煙氣降溫裝置是可行有效的，在滿足SCR反應(yīng)溫度要求的同時，也達到了節(jié)能減排的目的，并獲得了一定經(jīng)濟效益。

參考文獻

[1] 方桂平，熊賢周，許建芬，毛奇洲。一種玻璃窯SCR脫硝煙氣溫度控制裝置， CN20779774U，2018.08.31

[2]顧慶華，胡秀麗。SCR脫硝反應(yīng)區(qū)域運行溫度影響因素研究。潔凈煤技術(shù)，2015，21（2）：79。