唐仁花

(中國石化上海石油化工股份有限公司烯烴部，上海200540)

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煙氣脫硫脫硝技術在乙烯裝置開工鍋爐上的應用

唐仁花

(中國石化上海石油化工股份有限公司烯烴部，上海200540)

針對中國石化上海石油化工股份有限公司3#烯烴聯(lián)合裝置動力裝置開工鍋爐煙氣中污染物排放質(zhì)量濃度不能達到環(huán)保排放要求的現(xiàn)狀，對開工鍋爐實施煙氣脫硫脫硝技術改造。實施結(jié)果標明：煙氣中NOx、SO2及煙塵質(zhì)量濃度分別小于47.02，0.16，1.28 mg/m3，滿足現(xiàn)行排放限值和將要執(zhí)行的特別排放限值，實施效果明顯。

開工鍋爐 煙氣 NOxSO2煙塵 脫硫脫硝

煙氣脫硝是目前發(fā)達國家普遍采用的減少氮氧化物(NOx)排放的方法，煙氣脫硝能達到很高的NOx脫除效率，而其中應用較多的有選擇性催化還原法(SCR)等。煙氣的脫硫技術也是目前世界上控制二氧化硫(SO2)排放最有效的脫硫方式，發(fā)達國家90%以上的煙氣脫硫采用濕法脫硫技術。

中國石化上海石油化工股份有限公司(以下簡稱上海石化)烯烴部3#烯烴聯(lián)合裝置動力裝置兩臺開工鍋爐(以下簡稱3#烯烴開工鍋爐)從日本日立拔伯格公司引進，于1989年3月建成投用。每臺鍋爐的最大蒸發(fā)量為160 t/h，產(chǎn)生的超高壓蒸汽是上海石化烯烴部2#烯烴聯(lián)合裝置2#乙烯裝置部分關鍵設備(壓縮機、干燥器等)以及減溫減壓系統(tǒng)的主要動力來源。開工鍋爐在運行時產(chǎn)生的煙氣中含有SO2、NOx和煙塵等污染物，這些污染物是造成酸雨和光化學煙霧的主要根源。

由于建設年代較早，且環(huán)保對煙氣排放的要求不斷提高，目前3#烯烴開工鍋爐煙氣中污染物排放濃度已不能滿足現(xiàn)行的國家環(huán)境保護部頒布的GB 13223—2011《火電廠大氣污染物排放標準》以及將要執(zhí)行的特別排放標準。為滿足大氣污染物排放標準，從2015年9月起，烯烴部對開工鍋爐實施了煙氣脫硫脫硝技術改造。上海石化3#烯烴開工鍋爐煙氣脫硫脫硝改造項目采用了目前較為普遍且脫硝率、脫硫率較高的SCR脫硝工藝技術和濕法洗滌吸收脫硫工藝技術。煙氣中NOx、SO2和煙塵凈化指標按GB 13223—2011特別排放限值設計，分別為100，50，20 mg/m3。另外，考慮到未來更加嚴格的環(huán)保要求，脫硫脫硝項目在設計中對SCR反應器預留了一段空床，可再增加一層脫硝催化劑，具備了未來NOx、SO2和煙塵排放質(zhì)量濃度分別達到50，35，10 mg/m3的能力，兼顧了未來排放要求。

1 開工鍋爐運行現(xiàn)狀

3#烯烴兩臺開工鍋爐采用母管并列運行，目前以乙烯焦油、煉化干氣、甲烷氫作為燃料，該鍋爐在正壓下燃燒，所產(chǎn)生的超高壓蒸汽設計壓力11.9 MPa、設計溫度525 ℃，供2#乙烯裝置開車和運行，開工鍋爐在運行過程中產(chǎn)生的煙氣通過煙道由煙囪直接排放大氣。

目前3#烯烴開工鍋爐煙氣中SO2、NOx排放濃度執(zhí)行GB 13223—2011大氣污染物排放濃度限值，煙塵排放濃度執(zhí)行該標準的特別排放限值，而未來開工鍋爐煙氣的這三項污染物排放指標均將執(zhí)行該標準的特別排放限值，污染物排放濃度的標準越來越嚴格。煙氣污染物排放標準見表1。

表1 大氣污染物排放標準 mg/m3

圖1為3#烯烴開工鍋爐煙氣中NOx、SO2及煙塵脫硫脫硝前典型數(shù)據(jù)。

圖1 脫硫脫硝前煙氣中主要污染物質(zhì)量濃度曲線

由圖1可知：目前3#烯烴開工鍋爐煙氣中的NOx、SO2的平均質(zhì)量濃度分別為231.62，99.88 mg/m3，NOx、SO2的排放濃度遠高于現(xiàn)行排放標準，與未來將要執(zhí)行的特別排放限值則差距更大。由于近幾年通過不斷改善開工鍋爐燃料和燃燒狀況等，煙氣中的煙塵平均質(zhì)量濃度為6.45mg/m3，已小于排放標準。

2 脫硫脫硝工藝流程

脫硝工藝，采用SCR技術在金屬催化劑的作用下，以NH3作為還原劑有選擇性地與煙氣中的NOx發(fā)生化學反應，生成氮氣和水；脫硫工藝，采用濕法洗滌吸收脫硫技術，以NaOH為脫硫劑，由NaOH與SO2溶于水生成的H2SO3溶液進行酸堿中和反應。煙氣中的SO2與水接觸生成H2SO3，H2SO3與NaOH反應生成Na2SO3，Na2SO3與H2SO3進一步反應生成NaHSO3，NaHSO3又與NaOH反應加速生成Na2SO3，生成的Na2SO3一部分作為吸收劑循環(huán)使用，未使用的另一部分經(jīng)氧化生成Na2SO4后排放。

3#烯烴開工鍋爐煙氣脫硫脫硝技術改造項目主要設備包括SCR脫硝反應器、洗滌吸收塔、氨空氣混合器、引風機、機泵等設備。開工鍋爐煙氣脫硫脫硝項目工藝流程見圖2。

圖2 脫硫脫硝技術工藝流程

約400 ℃的煙氣經(jīng)開工鍋爐新增煙道進SCR脫硝反應器，氨制備系統(tǒng)輸送來的氨氣經(jīng)氨流量控制系統(tǒng)與空氣混合，使氨的質(zhì)量濃度降到5%以下，輸送到噴氨格柵，噴氨格柵將稀釋氨氣均勻的噴入SCR反應器中，在催化劑作用下，氨與NOx發(fā)生還原反應，生成無污染的水和氮氣。脫硝后的煙氣經(jīng)過余熱回收裝置回收煙氣熱量后，經(jīng)引風機加壓后，進入到洗滌吸收塔。在入口段被飽和、降溫冷卻，部分SO2以及煙塵被洗滌下來，被冷卻的飽和煙氣經(jīng)水平入口段進入到洗滌吸收塔，煙氣在分布板導流作用下由水平方向轉(zhuǎn)豎直向上，煙氣上升與噴嘴噴下的液滴接觸，形成氣液充分混合的高效吸收區(qū)，SO2溶于噴淋液并與噴淋液中的NaOH反應而被脫除。為更有效的除去煙氣中的煙塵，在吸收區(qū)上方設有文丘里除塵組件，進行強化除塵。同時，在吸收區(qū)上方還設有上下兩級除霧器，煙氣夾帶的液滴經(jīng)過除霧器時被除去，減少了煙氣帶水對周圍環(huán)境的影響，除霧后的凈化煙氣，經(jīng)煙道進入老煙囪排入大氣。

3 實施效果

上海石化烯烴部于2014年9月啟動3#烯烴開工鍋爐煙氣脫硫脫硝技術改造項目，2015年9月開始樁基施工，兩臺開工鍋爐分別于2016年5月起投用，到目前為止已連續(xù)運行約3個月。圖3為開工鍋爐脫硫脫硝技術投用后煙氣中NOx、SO2排放濃度數(shù)據(jù)。

圖3 脫硫脫硝后煙氣中主要污染物質(zhì)量濃度曲線

由圖3可知:開工鍋爐煙氣脫硫脫硝項目實施后，煙氣中NOx、SO2含量大幅度下降，平均質(zhì)量濃度分別為47.02，0.16 mg/m3，脫硝率達到80%，脫硫率達到99.8%，開工鍋爐煙氣污染物排放濃度不僅遠低于目前排放標準，同時也滿足了GB 13223—2011特別排放限值。

同時，通過項目實施，煙氣中煙塵平均質(zhì)量濃度由6.45 mg/m3降至1.28 mg/m3，除塵率達80%以上，煙塵得到進一步凈化。

4 結(jié)論

上海石化烯烴部3#烯烴開工鍋爐通過實施脫硫脫硝技術改造項目，開工鍋爐所產(chǎn)生的煙氣污染物排放濃度得到有效降低，項目實施后煙氣中NOx、SO2及煙塵平均排放質(zhì)量濃度分別為47.02，0.16，1.28 mg/m3，脫硝率、脫硫率達到80%，99.8%，除塵率達80%以上，NOx、SO2以及煙塵排放指標均達到GB 13223—2011的排放要求，環(huán)境效益顯著。

[1]胡龍，沈珊，王小書，等.煙氣脫硫脫硝的研究進展.化學工程師，2010(7)：54-59.

[2]馬祥麟.火力發(fā)電廠煙氣脫硫現(xiàn)狀與對策.廣東化工，2012，39(2)：139-141.

[3]趙毅，韓錚星，韓穎慧，等.干法煙氣同時脫硫脫硝技術的應用及新進展.工業(yè)安全與環(huán)保，2009，35(2)：4-6.

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Application of Flue Gas Desulphurization and Denitrification Technology in Startup Boilers of Ethylene Plant

Tang Renhua

(OlefinDivision,SINOPECShanghaiPetrochemicalCo.,Ltd.,Shanghai200540)

In view of the present situation that the pollutant emission concentration in the startup boiler flue gas cannot meet the requirements of environmental protection,technical reconstruction of flue gas desulphurization and denitrification was carried out for the startup boiler of the 3#olefin united unit of Sinopec Shanghai Petrochemical Co.,Ltd. The results showed that after technical reconstruction,the concentrations of NOx,SO2and soot in the flue gas were less than 47.02,0.16 and 1.28 mg/m3respectively,which met the current emission limit and the special emission limit to be implemented.

startup boiler,flue gas,NOx,SO2,soot,desulphurization and denitrification

2016-08-03。

唐仁花，女，1965年出生，1987年畢業(yè)于華東理工大學基本有機化工專業(yè)，工程師，現(xiàn)從事生產(chǎn)管理工作。

1674-1099 (2016)05-0041-03

TP273

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