王春玉

(河南心連心化學(xué)工業(yè)集團(tuán)股份有限公司，河南新鄉(xiāng) 453731)

河南心連心化學(xué)工業(yè)集團(tuán)股份有限公司45·80項目配備3臺165 t/h循環(huán)流化床鍋爐[1]提供生產(chǎn)系統(tǒng)所需的蒸汽。為了實現(xiàn)煙氣的達(dá)標(biāo)排放，配備脫硫脫硝裝置，采用選擇性催化還原(SCR)脫硝[2]工藝，所使用的還原劑為合成車間凈氨塔回收的氨水，因其品質(zhì)較高，間接造成環(huán)保投入費用增加，急需尋找更加經(jīng)濟(jì)的還原劑。

尿素粉塵回收裝置的尿素溶液原送往二廠使用，由于二廠停運，導(dǎo)致尿素溶液無法處置，增加現(xiàn)場儲存風(fēng)險。結(jié)合現(xiàn)場情況利用現(xiàn)有管道將尿素溶液送脫硝裝置試驗使用，筆者將該試驗過程及結(jié)果進(jìn)行總結(jié)，以期為后續(xù)脫硝裝置優(yōu)化改造提供參考。

1 脫硝工藝流程

煙氣脫硝工段配備氨水儲罐、氨水輸送泵、稀釋水罐、稀釋水泵、靜態(tài)混合器和噴槍。在進(jìn)行脫硝時，氨水輸送泵將體積分?jǐn)?shù)為15%的氨水從氨水儲罐中抽出，在靜態(tài)混合器中和稀釋水泵送來的工藝水混合，稀釋成體積分?jǐn)?shù)為5%～10%的氨水，然后輸送到分離器進(jìn)口噴槍處；同時，從鍋爐來的冷一次風(fēng)也進(jìn)入噴槍，將氨水霧化后噴入分離器進(jìn)口，與煙氣中的氮氧化物發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成氮氣去除氮氧化物[3]，并且在尾部煙道經(jīng)過催化劑發(fā)生催化反應(yīng)，從而達(dá)到脫硝的目的。脫硝工藝流程見圖1。

圖1 脫硝工藝流程

2 試驗準(zhǔn)備

(1) 確認(rèn)從尿素工段至水汽工段的尿素溶液管路流程暢通。

(2) 管路清洗合格。在尿素清液槽出口加冷凝液，在煙氣脫硫工段尿素溶液進(jìn)氨水槽處拆開法蘭，以目視出水清澈為合格標(biāo)準(zhǔn)。

(3) 煙氣脫硫與鍋爐脫硝氨水槽倒槽結(jié)束，即補(bǔ)尿素溶液的氨水槽(北側(cè)槽)為鍋爐脫硝使用。

(4) 對待送尿素溶液進(jìn)行分析，體積分?jǐn)?shù)控制在30%左右(20%～35%)。

(5) 脫硝泵出口管道保溫。

3 試驗方法

按氨水槽液位高度10∶1配比首次補(bǔ)送尿素溶液；脫硝用氨水體積流量為10 m3/d，粉塵回收尿素溶液(清液)體積流量為9 m3/d。脫硝使用的尿素溶液配比分5個階段進(jìn)行(見表1)。每個階段試驗5 d，無問題后進(jìn)入到下一個階段，可根據(jù)實際情況延長各階段試驗時間。氨水槽直徑為3.6 m，截面積約為10 m2，1 m3補(bǔ)液量對應(yīng)0.1 m液位高度。

表1 尿素溶液配比

若補(bǔ)充尿素溶液的時間過長，需要考慮氨水的正常使用造成實際補(bǔ)液量過大。正常情況液位下降速度為0.04 m/h，若補(bǔ)充尿素溶液的時間超過15 min，則每超15 min所需液位上升幅度應(yīng)減去0.01 m。如果補(bǔ)充尿素溶液用了20 min，則1 m3補(bǔ)液量對應(yīng)的液位高度為0.09 m。

補(bǔ)充尿素溶液應(yīng)在補(bǔ)充氨水之后(液位較高時)進(jìn)行，每天應(yīng)固定在同一時間點。

4 試驗步驟

(1) 煙氣脫硫工段檢查補(bǔ)充尿素溶液管路閥門處于開啟位置，通知蒸發(fā)工段，開始補(bǔ)尿素溶液，并啟動攪拌器。

(2) 蒸發(fā)工段接到通知后按操作指導(dǎo)書要求開始向煙氣脫硫工段輸送尿素溶液。

(3) 煙氣脫硫工段對液位嚴(yán)格監(jiān)控，當(dāng)達(dá)到要求的上升幅度后通知蒸發(fā)工段停止輸送尿素溶液。

(4) 蒸發(fā)工段接到停送通知后，立即停送，不得延誤。

(5) 煙氣脫硫工段對輸送尿素溶液前后的液位進(jìn)行記錄，并通知鍋爐工段。

(6) 鍋爐工段對氮氧化物濃度嚴(yán)格監(jiān)控，出現(xiàn)波動時及時調(diào)節(jié)，并對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行記錄。

(7) 煙氣脫硫工段在每次輸送尿素溶液后取樣，對氨水和尿素濃度進(jìn)行分析，待數(shù)據(jù)出來后及時補(bǔ)充記錄。

5 輸送尿素溶液流程及操作

5.1 尿素工段尿素溶液輸送流程操作

尿素工段尿素溶液流程見圖2。

圖2 尿素工段尿素溶液流程

(1) 粉塵回收清液槽根部閥1開。

(2) 外送泵進(jìn)口閥2關(guān)。

(3) 外送泵出口閥3開。

(4) 外送45%尿素溶液去二、三廠,閥4關(guān)。

(5) 45%尿素溶液倒液閥5開。

(6) 尿素溶液泵出口閥6關(guān)。

(7) 45%尿素溶液閥7開。

(8) 45%尿素溶液去大顆粒地上槽閥8開。

(9) 45%尿素溶液去地上槽閥9開。

(10) 外送閥10開。

(11) 45%尿素溶液去大顆粒地上槽,閥11關(guān)。

(12) 外送閥12開。

(13) 去煙氣脫硫工段,閥13開。

(14) 45%尿素溶液去各槽,閥14關(guān)。

(15) 45%尿素溶液外送泵出口閥15關(guān)。

5.2 煙氣脫硫工段倒氨水罐操作

氨水流程見圖3。

圖3 氨水流程

(1) 開氨水罐1至鍋爐脫硝泵閥門3，待氮氧化物濃度穩(wěn)定后，關(guān)氨水罐2至脫硝泵閥門4。

(2) 開氨水罐2至煙氣脫硫泵閥門2，待二氧化硫含量穩(wěn)定后，關(guān)氨水罐1至煙氣脫硫泵閥門1。

6 風(fēng)險分析及對應(yīng)對措施

6.1 風(fēng)險一

尿素脫硝效果差，造成氮氧化物濃度波動。

應(yīng)對措施為：

(1) 操作人員認(rèn)真監(jiān)控，當(dāng)?shù)趸餄舛瘸霈F(xiàn)波動時及時加大脫硝劑用量。

(2) 氮氧化物濃度無法控制時立即中止試驗，向槽內(nèi)補(bǔ)加氨水，以穩(wěn)定數(shù)據(jù)。

(3) 提前與第三方做好溝通，保證在線數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。

6.2 風(fēng)險二

脫硝管道出現(xiàn)堵塞，造成噴槍過氨量減少。

應(yīng)對措施為：

(1) 嚴(yán)格控制尿素溶液加入量，不允許私自增加用量。

(2) 鍋爐工段每小時對脫硝泵變頻與混合器后壓力及其他數(shù)據(jù)(如噴槍流量)進(jìn)行對比分析，發(fā)現(xiàn)異常情況時立刻中止試驗，待查明原因并處理后方可繼續(xù)。

7 試驗過程

計劃通過7個階段的試驗逐漸加大尿素溶液比例，直至脫硝還原劑全部使用尿素溶液，記錄試驗數(shù)據(jù)并驗證試驗期間鍋爐外排氮氧化物濃度是否達(dá)標(biāo)。具體試驗配比及時間節(jié)點見表2。

表2 試驗配比及時間節(jié)點

鍋爐負(fù)荷、消耗溶液量(氨水+尿素溶液)、氮氧化物濃度對比見表3。由表3可以看出：環(huán)保預(yù)警期間鍋爐消耗溶液量較無預(yù)警期間消耗量較大，但在溶液比例變化期間溶液用量沒有明顯變化。

表3 試驗數(shù)據(jù)

8 問題及整改措施

8.1 問題一

2021年1月20日中班發(fā)現(xiàn)氨水泵打液量變小，操作人員立即倒泵并聯(lián)系維修人員現(xiàn)場排查問題，確認(rèn)是脫硝泵進(jìn)口濾網(wǎng)污堵嚴(yán)重，造成泵打液量小，其間造成氮氧化物濃度波動但未超標(biāo)。

整改措施為：即日起每周清理一遍脫硝泵進(jìn)口濾網(wǎng)和噴槍進(jìn)口濾網(wǎng)，保證濾網(wǎng)不能污堵，如果污堵嚴(yán)重根據(jù)情況加大清理頻次。

8.2 問題二

尿素溶液體積分?jǐn)?shù)不穩(wěn)定，試運行期間在25%～40%，造成鍋爐消耗計算不清楚，另外也會造成氮氧化物濃度小幅度波動。

整改措施為：根據(jù)尿素工藝情況盡量將尿素溶液體積分?jǐn)?shù)穩(wěn)定在25%～30%。防止尿素溶液在爐內(nèi)熱解不充分，在煙道內(nèi)結(jié)晶。

9 結(jié)語

經(jīng)過半個月的試驗，鍋爐脫硝還原劑全部使用尿素溶液能夠滿足脫硝工藝運行，在鍋爐中高負(fù)荷時也能滿足需求，但使用尿素溶液時應(yīng)做好濾網(wǎng)的清理，防止因濾網(wǎng)污堵造成環(huán)保數(shù)據(jù)超標(biāo)。

2021年2月至今鍋爐脫硝全部使用尿素溶液，鍋爐氮氧化物質(zhì)量濃度控制在17～42 mg/m3，環(huán)保數(shù)據(jù)達(dá)標(biāo)排放(指標(biāo)≤100 mg/m3，公司內(nèi)控指標(biāo)≤50 mg/m3)。