選擇性非催化還原脫硝技術的應用

王　敏

(安徽三星化工有限責任公司安徽渦陽233600)

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選擇性非催化還原脫硝技術的應用

王敏

(安徽三星化工有限責任公司安徽渦陽233600)

1　項目背景

安徽三星化工有限責任公司(以下簡稱三星化工公司)于2008年進行企業(yè)重組成為河南能源化工集團的全資子公司，現(xiàn)年生產(chǎn)能力達氨醇280 kt、尿素300 kt、甲醇100 kt、三聚氰胺2 kt和BB肥50 kt。三星化工公司熱電分廠的2臺75 t/h的循環(huán)流化床鍋爐為第1代循環(huán)流化床鍋爐，其中1#循環(huán)流化床鍋爐的環(huán)保設施包括燃煤摻燒石灰石爐內(nèi)脫硫+氨水選擇性非催化還原(SNCR)煙氣脫硝+布袋除塵器+尾氣簡易氨法濕式脫硫和80 m煙囪，2#循環(huán)流化床鍋爐的環(huán)保設施包括燃煤摻燒石灰石爐內(nèi)脫硫+氨水SNCR煙氣脫硝+電袋除塵器+尾氣簡易氨法濕式脫硫和65 m煙囪。隨著《鍋爐大氣污染物排放標準》(GB 13271—2014)的出臺，2014年7月25日三星化工公司在第3季度環(huán)境監(jiān)測中，氮氧化物排放質(zhì)量濃度達413 mg/m3，超標嚴重，于2014年10月23日被安徽省環(huán)保廳掛牌督辦。為確保鍋爐氮氧化物含量達標，在鍋爐現(xiàn)行運行條件下，經(jīng)與生產(chǎn)廠家、環(huán)境科研單位的研究以及對同類型廠家的考察，決定采用合成氨生產(chǎn)企業(yè)廣泛采用的SNCR脫硝技術進行煙氣氮氧化物脫除。

2　SNCR脫硝原理及優(yōu)點

SNCR脫硝技術是煙氣NOx的末端處理技術，將含有氨基的還原劑在不適用催化劑的前提下均勻噴入鍋爐溫度范圍在850～1 250 ℃的區(qū)域，選擇性地將煙氣中的NOx還原為N2和H2O，以達到脫除NOx的目的。氨水作為還原劑的主要化學反應為：

4NO+4NH3+O2=4N2+6H2O

4NH3+2NO2+O2=3N2+6H2O

SNCR脫硝技術的優(yōu)點：①投資成本低，不使用催化劑，運行成本低，經(jīng)濟優(yōu)勢明顯；②不需要對鍋爐進行結(jié)構性改造，建設周期短；③對生產(chǎn)工藝無不良影響，改造后無需調(diào)整其他設備運行；④與SCR相比不產(chǎn)生液體或固體廢料；⑤比較適合現(xiàn)有中小型電廠鍋爐改造，脫硝效率為50%～85%，并可與低NOx燃燒技術共同使用。

3　工藝指標的選擇

(1)NOx的還原反應最佳反應溫度區(qū)間在850～1 250 ℃。當反應溫度過低(800 ℃以下)時，NH3的反應不完全，容易造成逃逸，進而形成二次污染；當反應溫度過高(1 400 ℃以上)時，NH3則容易被氧化為NOx。

(2)還原劑與煙氣必須混合充分。當局部的NOx含量過高時，不能被還原劑還原，導致脫硝效率低；當局部的NOx含量過低時，還原劑未全部發(fā)生還原反應，導致還原劑利用率低。

(3)在合適的溫度范圍內(nèi)，反應物在反應器的停留總時間內(nèi)，氨水還原劑與煙氣混合、水的蒸發(fā)、 還原劑的分解和NOx的還原等步驟必須全部完成，一般要求時間為0.5 s。

(4)氨氮比：1.2～1.5。

4　設備使用條件

(1)設備安裝條件：鍋爐運轉(zhuǎn)層以上室外安裝，主廠房室內(nèi)安裝。

(2)還原劑：以質(zhì)量分數(shù)20%的氨水作為SNCR煙氣脫硝系統(tǒng)的還原劑來源，通過氨水母管將氨水引至脫硝界區(qū)自行調(diào)配使用，以滿足SNCR煙氣脫硝系統(tǒng)還原劑的需求。

(3)主燃料：煤

(4)運行方式：每天24 h連續(xù)運行。

(5)供電條件：電壓為380/220 V交流三相四線制，電源頻率為50±0.5 Hz。

(6)壓縮空氣的品質(zhì)：①儀用壓縮空氣干燥、無油，壓力露點-40 ℃，運行壓力0.7 MPa；②壓縮空氣干燥、無油，壓力露點-20 ℃，運行壓力0.7 MPa。

(7)工業(yè)水：廠用自來水

5　運行效果及經(jīng)濟技術分析

改造方案確定后，于2014年11月開始項目施工， 2015年1月進行調(diào)試，2月初進行投入試運行，并進行工藝優(yōu)化，在2015年2月27日第1季度環(huán)境監(jiān)測中，氮氧化物排放質(zhì)量濃度為172 mg/m3，于2015年2月28日解除廢氣超標環(huán)境違法案件掛牌督辦的預驗收。目前，2臺鍋爐煙氣脫硝裝置已進入正常運行，脫硝效率高、運行穩(wěn)定、操作彈性大、可控性強，各項運行指標穩(wěn)定，實現(xiàn)了鍋爐煙氣氮氧化物達標排放。

效益分析：①實現(xiàn)煙氣達標排放，生產(chǎn)可正常運行，按1臺鍋爐產(chǎn)生蒸汽60 t/h、年運行330 d、蒸汽價格100元/t計，則2臺鍋爐合計年效益為950.4萬元左右；②市縣環(huán)境保護局監(jiān)督檢測，每周1次，全年按照50周，每次檢測消耗物費用為140元，則年節(jié)約費用0.7萬元；③SNCR脫硝系統(tǒng)(2臺鍋爐)年運行成本為177.55萬元左右。由此計算出，年可增加效益772.15萬元，按設備及土建、安裝總投資165萬元，則半年之內(nèi)即可收回全部投資。

6　存在的問題及處理

在線監(jiān)測數(shù)據(jù)有時存在滯后現(xiàn)象，因此，需加強操作管理，嚴格落實崗位責任制，加強巡檢，認真掌握各爐脫硝系統(tǒng)主要設備及有關電氣設備的運行狀況，并做好檢查記錄和抄表記錄，積極開展運行分析；同時，需設置專人負責脫硝系統(tǒng)的運行和啟停操作，保證氨水槽液位，確保系統(tǒng)安全經(jīng)濟運行。

2016- 01- 09)