郝宏飛

(山西焦煤五麟煤焦開發(fā)有限責任公司，山西 太原 030022)

隨著工業(yè)的發(fā)展與社會的進步，在人們生活各方面有極大改善的同時，環(huán)境污染也變成了人們不得不面對的問題，目前它已成為當今世界影響人類生存的問題。隨著人們生活質量要求的提高，煙氣的超低排放成為了制約中國大型企業(yè)發(fā)展的突出問題。

SO2是大氣的主要污染物之一，其危害性相當嚴重，因此在20世紀70年代早期，開發(fā)新的煙氣脫硫技術被許多資本主義國家列為防治空氣污染的難點項目，相繼研發(fā)出一些可以工業(yè)化的處理裝置及方案。在此同時，空氣污染中的另一個難點問題，即NOX的污染問題，歐美等國家也開始了對脫硝技術的研發(fā)。

NOX與大氣中的臭氧等物質在光的作用下會發(fā)生化學反應，形成影響人類健康的光化學煙霧，進而產(chǎn)生非常嚴重的大氣污染[1-3]。據(jù)研究，人類的健康、高濃度的硝酸雨、光化學煙霧、臭氧的減少以及很多問題都與NOX有關系，而且其污染性比較復雜。

NOX的排放問題及處理方法最早是由美國和日本的科學家提出，日本是最早提出脫硝技術產(chǎn)業(yè)化的國家，并且制定了世界上第一項最嚴格的排放標準。在燃煤油循環(huán)流化床鍋爐上增加消除NOX設備的技術方案方面[4]，日本領先當今世界其他國家。

燃煤鍋爐煙氣中含有大量氮氧化物，如不及時處理，這些廢氣排入大氣會產(chǎn)生污染形成酸雨，為了達到現(xiàn)行的氮氧化物排放標準，必須對爐后產(chǎn)生的煙氣進行脫硝處理[5]。山西焦煤五麟煤焦開發(fā)有限責任公司投資1 700萬元建成了2套40 t/h循環(huán)流化床鍋爐煙氣脫硝裝置。

1 循環(huán)流化床鍋爐煙氣脫硝原理

控制NOX排放的手段有兩種，可分為過程控制和結果處理，過程控制是通過各種技術手段降低燃燒過程中的NOX的生成量；結果處理是將已生成的NOX通過催化劑從煙氣中脫除[6]。

我公司甲醇廠鍋爐煙氣脫硝工程采用的是SCR+SNCR煙氣自動脫硝系統(tǒng)，在燃燒工況正常的分解爐內(nèi)用4支噴槍同時射入一種還原劑(我公司采用氨水)，將爐內(nèi)高溫工況下產(chǎn)生的NOX反應為生成N2和H2O，從而大大降低產(chǎn)生的NOX，減少排放，制造還原區(qū)，從而在燃燒過程中降低NOX生成量，剩余氨氣到催化劑反應區(qū)進行二次反應從而繼續(xù)降低NOX含量[7-8]。

2 脫硝系統(tǒng)運行操作

1) 氨液儲罐和加注系統(tǒng)

系統(tǒng)設有一個氨液儲罐，頂部設有呼吸閥，并設有液位計[9-13]。氨液由專用槽罐車送來，用車輛自帶軟管經(jīng)快速接口接氨水卸載緩沖罐進口，再用氨水卸載泵將氨水泵入氨水儲罐。氨液一般為20%～25%的氨水。氨液卸載泵是兩臺一用一備離心泵，進出口各安裝手動開關。

2) SCR氨水輸送系統(tǒng)

從氨水儲罐底部抽取氨液，加壓后，送至鍋爐的SCR處理單元。每個輸送泵組進口設有手動球閥，出口設有流量計、壓力變送器及就地壓力表。氨水輸送泵為變頻控制，可以根據(jù)NOX量調節(jié)變頻來控制氨水需求量。稀釋水采用我公司化學水站脫鹽水，輸送系統(tǒng)及操作與氨水輸送系統(tǒng)相同[14-16]。

3) 壓縮空氣系統(tǒng)配有空壓機

出口設有干燥機、截止閥、壓力變送器、孔板流量計、壓力表。

4)手動閥和止回閥。

每臺輸送泵都設有進、出口手動閥和出口逆止閥。在現(xiàn)場還設有氨氣泄漏檢測儀。氨水存放槽設有翻板液位計，儲罐液位低限時停止加壓泵。SNCR系統(tǒng)中來自氨水泵房的加壓氨水，分別經(jīng)各自的過濾器、流量計送入噴射系統(tǒng)，已滿足脫硝系統(tǒng)使用，并使在線NOX達標。為了防止氨水或除鹽水回流，各介質管線都裝有止回閥[17-18]。另外，氨水管路裝有反沖洗閥，在SCR系統(tǒng)故障或停機時可以反復沖洗所有管路，保證管路的防凍和檢修作業(yè)的安全要求。

5)SCR噴射器

SCR噴射器是不銹鋼材質，雙層套管，氨水走中間，壓縮空氣經(jīng)調壓閥穩(wěn)壓為0.35 MPa～0.55 MPa，壓縮空氣通過噴頭處的霧化噴嘴來霧化氨水，噴入爐膛。噴射器用金屬軟管與氨水及壓縮空氣管連接[19]，用快速插拔接頭(帶法蘭)裝在爐外開孔的保護套管上。

6) 整體工藝流程圖(如圖1)

圖1 工藝流程圖

7)氨水加注

a) 氨水儲罐填注氨水只能就地操作；b) 非專業(yè)操作人員，不得進入氨水泵房[20]；c) 司爐工須按接觸危化品的要求穿戴個人防護用品，做好安全措施；d) 檢查每臺加注泵，選一臺作為工作泵，控制開關轉到就地指示，啟動電源，控制箱電源指示燈亮；e) 將罐車出口軟管連接至泵的進口；f) 打開罐車出口閥；g) 打開加注泵出口閥；h) 啟動加注泵；i) 加注完成，停泵并關泵的出口閥；j) 拆除連接管后裝上堵頭。

8) SCR的投運

a) SCR處理單元的啟動前準備

①鍋爐點火時啟動吹灰系統(tǒng)；②檢查SCR出入口的溫度是否在320 ℃～420 ℃溫度區(qū)間；③檢查儀控壓縮空氣壓力至少0.4 MPa，以保證聲波吹灰器的壓力和流量。

b) SCR氨液加壓泵系統(tǒng)的啟動前準備

①檢查區(qū)域氨氣檢漏無異常，氨水罐液位、稀釋水罐液位正常；②選擇1#稀釋水泵和1#氨水計量泵為工作泵，送上裝置電源；③ 檢查并關閉進口排空門，開啟稀釋水泵進出口閥門；檢查并關閉進口排空門，開啟氨水泵進出口閥門[21]。

c) SCR處理單元的啟動前準備

① 檢查氨氣檢漏無異常；②檢查壓縮空氣壓力正常，無泄漏；③開啟氨液主管路手動閥門；④開啟除鹽水管路各手動閥門；⑤開啟鍋爐上噴射器各隔離門，打開各球閥； ⑥檢查各流量計、壓力傳感器受電正常，顯示無異常；⑦檢查內(nèi)各氣動閥狀態(tài)正確。

d) 噴射器的運行前的檢查

①檢查4支噴槍是否安裝就位，快插接頭是否連接正常；②檢查各槍的氨水軟管和壓縮空氣軟管是否連接正常，空氣壓力在0.35 MPa～0.55 MPa之間；③檢查各槍吹掃后壓力是否正常。

e) SCR脫硝設備的運行

①檢查DCS界面是否有影響啟動的報警；②檢查SCR氨液供應泵顯示工作泵同現(xiàn)場一致；壓力、液位顯示正常，無異常報警；③進入“自動狀態(tài)”，檢查電機開關均已選擇在“自動狀態(tài)”，參數(shù)已正常設置；④檢查SCR系統(tǒng)遠程投運是否正常；⑤ 檢查SCR處理單元中氨水流量計數(shù)值是否正常，各支噴射器環(huán)管流量、壓力平穩(wěn)，不穩(wěn)時，調整各支噴射器的手動閥；檢查管線是否有氨水泄漏；⑥檢查SCR氨水加壓泵系統(tǒng)工作正常，出口壓力正常；⑦檢查煙氣的NOX指標是否達標，根據(jù)指標要求進行數(shù)據(jù)調整，包括氨水總流量、稀釋水總流量、可投用的噴射器數(shù)量等。

f) SCR自動脫硝系統(tǒng)的停運

①在中控操作界面上選取停止，執(zhí)行沖洗程序并排空后停運；②也可以在現(xiàn)場停運SCR。

3 脫硝技術的探索

SCR脫銷技術是目前燃煤油鍋爐脫硝技術領域和市場的主要技術，但這種技術還需要升級改造，解決一些由它帶來的其他問題。技改方向的突破口主要有：升級工藝流程；研發(fā)一種抗熱性好、效率高、反應溫度低、催化活性適應溫度范圍大及耐磨性、耐腐蝕性的SCR催化劑；氨水腐蝕設備；SCR催化劑的壽命及再利用技術[21]。

我公司所使用的SNCR-SCR聯(lián)合脫硝，已經(jīng)是一種高效的新脫硝技術。該技術就是基于不同脫硝原理的不同脫硝技術的綜合利用，這是我國對現(xiàn)有脫硝工藝探索發(fā)展的一個方向。另一個發(fā)展方向是脫硝+脫硫技術，它是一個有很大經(jīng)濟效益的聯(lián)合技術，與單獨的脫硝工藝相比，在同一個系統(tǒng)內(nèi)實現(xiàn)脫硫和脫硝，具有低成本、高效能的現(xiàn)實意義。

4 結語

SNCR/SCR聯(lián)合脫硝技術在我公司的成功應用，表明該技術是成熟的、可靠的、經(jīng)濟的。隨著人類科學技術的發(fā)展，希望以后有更經(jīng)濟更有效的技術出現(xiàn)，為減少NOX的生成提供更成熟的方案。