SCR脫硝在固堿爐尾氣治理上的應(yīng)用

馬致昌

（天辰化工有限公司，新疆 石河子832000）

天辰化工有限公司燒堿分廠采用蒸發(fā)濃縮技術(shù)生產(chǎn)固堿。該生產(chǎn)裝置主要設(shè)備之一是熔鹽法固堿加熱爐及配套低氮燃燒器。設(shè)計(jì)使用天然氣，尾氣NOx可以滿足《燒堿、聚氯乙烯工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 15581-2016）的限值要求。后期由于電石爐氣富裕，富余的電石爐氣作為固堿加熱爐燃料使用，由于電石爐氣中含有燃料氮，導(dǎo)致尾氣中氮氧化物超過標(biāo)準(zhǔn)限值要求，因此需要對固堿熔鹽爐進(jìn)行脫硝改造，確保污染物達(dá)標(biāo)排放。

1 現(xiàn)有固堿加熱爐系統(tǒng)工藝流程

生產(chǎn)工藝主要是熔鹽儲槽中的熔鹽（液態(tài)），由熔鹽泵送往電石爐氣（或天然氣）與空氣燃燒的固堿加熱爐內(nèi)（爐內(nèi)有兩層盤管），通過熱量傳遞，盤管內(nèi)的熔鹽被加熱至約430℃后與61%堿液在終濃縮器進(jìn)行逆向換熱，將堿液濃縮為98.2%以上的高濃度堿，換熱后的熔鹽靠自身重力流回熔鹽儲槽中，此過程循環(huán)反復(fù)進(jìn)行。

而電石爐氣（或天然氣）與空氣需通過低氮燃燒控制系統(tǒng)進(jìn)行配比，燃燒后產(chǎn)生的煙道氣尾氣與助燃空氣風(fēng)機(jī)提供的冷空氣在煙道氣預(yù)熱器中換熱，進(jìn)一步提高綜合熱效率，換熱后的尾氣被排放到大氣中。

2 脫硝的原理及控制流程

固堿爐采用SCR（選擇性催化還原）進(jìn)行煙氣脫硝，以20%濃度的氨水為脫硝還原劑。

選擇性催化還原煙氣脫硝技術(shù)在一定條件下以氨氣為還原劑，通過催化劑催化作用將NOx還原為N2和H2O。催化劑材料一般為V2O5-WO3（MoO3）/TiO2，本項(xiàng)目使用的中低溫催化劑適合溫度范圍在230～300℃。

選擇性催化還原（SCR）脫硝主要反應(yīng)如下。

由以上反應(yīng)，氨與NOX反應(yīng)轉(zhuǎn)化為N2。

3 固堿爐煙氣未處理前參數(shù)（見表1）

固堿加熱爐煙氣未處理前參數(shù)見表1。

表1 固堿加熱爐煙氣未處理前參數(shù)

4 裝置運(yùn)行中存在的問題

（1）該裝置是在現(xiàn)有裝置的基礎(chǔ)上進(jìn)行改造完成的，在項(xiàng)目建設(shè)初期需要考慮裝置區(qū)樓板的承重及載荷問題。以此項(xiàng)目為例，為解決每層樓板的載荷問題，改造將脫硝裝置催化劑床層分為3層，減輕了單層的承重，但也給施工帶來不便。

（2）固堿加熱爐的燃料是電石爐氣，固堿爐在開爐及升溫過程中煙氣溫度較低，造成尾氣中氨含量上升。

（3）該裝置采用的是中低溫類型的催化劑，因此要求煙氣溫度必須高于240℃，催化劑才能發(fā)揮最佳的狀態(tài)，因此保證煙氣的排氣溫度，對設(shè)備排空煙道進(jìn)行保溫極為重要。

（4）脫硝裝置氨水罐頂部安裝有一個(gè)虹吸罐，其作用是在向氨水罐裝氨水時(shí)，揮發(fā)的氨氣可以在氨水罐中進(jìn)行吸收，然后吸收飽和后的氨水進(jìn)入氨水罐使用，設(shè)計(jì)時(shí)，由于考慮冬季防凍的問題，將虹吸罐的伴熱蒸汽管線最終接入虹吸罐作為吸收水使用，但在實(shí)際使用時(shí)由于新疆極寒天氣溫度太低，蒸汽流動不暢，造成伴熱管線的凍堵。建議有類似情況的可以考慮伴熱蒸汽單獨(dú)排水，吸收水管線單體引入并做好長流水防凍即可。

（5）通過數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，脫硝裝置NOX含量可以控制的極低，但過低后氨逃逸數(shù)據(jù)有超標(biāo)的現(xiàn)象，經(jīng)過一段時(shí)間的調(diào)試，將NOX含量控制在50 mg/m3較為經(jīng)濟(jì)，同時(shí)可保證氨逃逸數(shù)據(jù)正常。

5 裝置改造后的效果

經(jīng)過一段時(shí)間的運(yùn)行，選取某套固堿爐改造前后的數(shù)據(jù)進(jìn)行對比分析，分析數(shù)據(jù)結(jié)果分別見表2和表3。

表2 脫硝裝置運(yùn)行前裝置尾氣NOX含量

表3 脫硝裝置運(yùn)行后尾氣NOX含量

通過對比分析發(fā)現(xiàn)，裝置整體運(yùn)行NOX含量有明顯降低，達(dá)到改造效果。

6 結(jié)語

環(huán)保達(dá)標(biāo)排放是企業(yè)的最低要求，NOX是造成酸雨的主要因素之一，在氯堿行業(yè)，目前很少有人對固堿爐進(jìn)行脫硝改造，其主要原因是使用天然氣低氮燃燒技術(shù)，尾氣排放是可以滿足國家相關(guān)的排放標(biāo)準(zhǔn)。天辰化工由于其自身的特點(diǎn)采用電石爐氣進(jìn)行燃燒，因此需要進(jìn)行脫硝改造。SCR脫硝技術(shù)是目前最成熟的脫硝技術(shù)。本次改造也為行業(yè)其他有改造需要的單位提供了經(jīng)驗(yàn)。