SCR煙氣脫硝技術(shù)在義馬氣化廠的應(yīng)用

李朝輝

(河南省煤氣(集團(tuán))有限責(zé)任公司 義馬氣化廠 ， 河南 義馬　472300)

?

SCR煙氣脫硝技術(shù)在義馬氣化廠的應(yīng)用

李朝輝

(河南省煤氣(集團(tuán))有限責(zé)任公司 義馬氣化廠 ， 河南 義馬472300)

摘要：隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的加快，氮氧化物造成的大氣污染越來(lái)越引起人們的重視，燃煤電廠要控制氮氧化物的排放，本文介紹了選擇性催化還原脫硝技術(shù)(SCR)在義馬氣化廠1#煤粉鍋爐的應(yīng)用，闡述了SCR技術(shù)的反應(yīng)原理、系統(tǒng)組成、脫硝效果及運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：煤粉鍋爐 ； SCR ； 煙氣脫硝 ； 應(yīng)用

河南省煤氣(集團(tuán))有限責(zé)任公司義馬氣化廠1#煤粉鍋爐為東方鍋爐廠鍋爐，型號(hào)DG130/3.82-9。本鍋爐是單汽包、自然循環(huán)、鋼構(gòu)架、前吊后支、半露天、π型布置、正四角切圓懸浮燃燒、平衡通風(fēng)、乏氣送粉、固態(tài)排渣煤粉爐。制粉系統(tǒng)為中間儲(chǔ)倉(cāng)式、筒式鋼球磨煤機(jī)、雙配套系統(tǒng)。1#煤粉鍋爐采用選擇性催化還原法(SCR)脫硝工藝進(jìn)行煙氣脫硝，液氨蒸發(fā)的氨氣作為脫硝還原劑。

1SCR脫硝原理

火力發(fā)電廠燃煤鍋爐燃燒煙氣中的氮氧化物NOx主要包括NO、NO2，其中NO約占NOx排放總量的95%(體積分?jǐn)?shù))，NO2約占NOx排放總量的5%(體積分?jǐn)?shù))。

選擇性催化還原法(SCR技術(shù))是以氨(NH3)作為還原劑，在金屬催化劑作用下，將NOx還原成無(wú)害的N2和H2O。 NH3有選擇地與煙氣中NOx反應(yīng)，而自身不被煙氣中殘余的O2氧化，因此稱這種方法為“選擇性”。

有氧條件下反應(yīng)方程式如下：

在不添加催化劑的時(shí)候， NH3對(duì)NOx的理想還原溫度為850～1 200 ℃，如果溫度低于這個(gè)區(qū)間，還原反應(yīng)的速度就變得有非常緩慢。正是由于催化劑的加入，使NH3對(duì)NOx的還原溫度降低到250～420 ℃。

2SCR系統(tǒng)組成

2.1煙氣系統(tǒng)

從鍋爐高溫省煤器來(lái)的煙氣經(jīng)SCR裝置入口、反應(yīng)器入口補(bǔ)償器，然后進(jìn)入反應(yīng)器內(nèi)，還原劑(氨)在催化劑的作用下與煙氣中的氮氧化物反應(yīng)生成無(wú)害的氮和水，從而去除煙氣中的NOx。經(jīng)處理后的煙氣直接進(jìn)入鍋爐上級(jí)空預(yù)器內(nèi)。

2.2SCR反應(yīng)器

鍋爐布置一臺(tái)SCR反應(yīng)器，反應(yīng)器布置在鍋爐省煤器與空預(yù)器之間，溫度為350 ℃左右的位置，利用鋼架承載SCR反應(yīng)器及煙道系統(tǒng)。反應(yīng)器入口和出口布置導(dǎo)流板。

表1　反應(yīng)器技術(shù)數(shù)據(jù)

2.3催化劑

選用釩、鈦、鎢用材催化劑；型式為蜂窩式催化劑，按“2+1”模式布置(1個(gè)備用層)。催化劑能滿足煙氣溫度≤420 ℃的情況下長(zhǎng)期運(yùn)行，同時(shí)能承受運(yùn)行溫度420 ℃時(shí)≤5 h的考驗(yàn)；催化劑采用模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，模塊采用碳鋼結(jié)構(gòu)框架。催化劑各層模塊規(guī)格統(tǒng)一、具有互換性以減少更換催化劑的時(shí)間。催化劑模塊布置暫按4×4布置。

表2　催化劑技術(shù)數(shù)據(jù)

2.4吹掃及吹灰系統(tǒng)

①為了保持氨氣供應(yīng)系統(tǒng)的嚴(yán)密性，系統(tǒng)備有氮?dú)獯祾吖芫€。在檢修之前，通過(guò)氮?dú)獯祾吖芫€對(duì)相應(yīng)管道進(jìn)行嚴(yán)格的氮?dú)獯祾?，防止氨與系統(tǒng)中殘余的空氣形成爆炸混合物造成危險(xiǎn)。②每層催化劑的上方設(shè)置可伸縮耙式吹灰器及聲波吹灰器。通過(guò)定期的吹掃，保持催化劑的清潔，避免灰塵積聚導(dǎo)致催化劑失活。催化劑表面的吹灰方式主要采用聲波吹灰器，輔助吹灰為蒸汽吹灰器。

每一層催化劑都設(shè)置1臺(tái)可伸縮耙式蒸汽吹灰器，一臺(tái)鍋爐共裝有2臺(tái)蒸汽吹灰器(預(yù)留層不安裝)。同時(shí)每一層催化劑還設(shè)置了2臺(tái)聲波吹灰器，一臺(tái)鍋爐共裝有4臺(tái)聲波吹灰器(預(yù)留層不安裝)。吹灰器的數(shù)量和布置能將催化劑中的積灰盡可能多地吹掃干凈，并盡可能避免因死角而造成催化劑失效導(dǎo)致脫硝效率的下降。

2.5氨/空氣混合系統(tǒng)

氨在空氣中的體積濃度達(dá)到16%～25%時(shí)，會(huì)形成Ⅱ類可燃爆炸性混合物。為保證注入煙道的氨與空氣混合物的安全，除控制混合器內(nèi)氨的濃度遠(yuǎn)低于其爆炸下限外，還保證氨在混合器內(nèi)均勻分布，噴入反應(yīng)器入口煙道的氨氣為空氣稀釋后的含5%左右氨氣的混合氣體。從氨區(qū)來(lái)的氨氣與稀釋風(fēng)機(jī)的空氣在氨/空氣混合器內(nèi)混合后，直接通過(guò)分配管、噴嘴送至煙道內(nèi)。本爐設(shè)置2臺(tái)(1運(yùn)1備)100%容量稀釋風(fēng)機(jī)。風(fēng)量裕度≥10%，風(fēng)壓裕度≥20%。稀釋風(fēng)機(jī)的流量為600 Nm3/h，壓頭為6 000 Pa?；旌掀鞑捎锰盍鲜交旌掀?。

3配套引風(fēng)機(jī)改造

加裝SCR脫硝裝置后，對(duì)引風(fēng)機(jī)壓頭影響較大，根據(jù)脫硝新增煙氣阻力(約1 500 Pa)，對(duì)壓頭、風(fēng)量保留10%余量，進(jìn)行引風(fēng)機(jī)更新。原有兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)型號(hào)Y4-73-12N014D，容量166 104 m3/h，風(fēng)壓 3 276 Pa，配用電機(jī)型號(hào)YKK355-4，功率250 kW，電流31.2 A。改造后兩臺(tái)引風(fēng)機(jī)型號(hào)Y4-73N016D，容量166 100 m3/h，風(fēng)壓5 276 Pa配用電機(jī)型號(hào)YKK400-4，功率400 kW，電流48.1 A。

4脫硝效果

脫硝改造后，義馬氣化廠對(duì)1#鍋爐進(jìn)行脫硝裝置性能考核，時(shí)間為168 h，每?jī)尚r(shí)進(jìn)行一次煙氣數(shù)據(jù)采集，鍋爐負(fù)荷為105～130 t/h，負(fù)荷低于105 t/h時(shí)因爐膛溫度過(guò)低，燃燒不穩(wěn)定，未進(jìn)行測(cè)試，考核結(jié)果如表3所示。

表3　脫硝改造后考核效果

根據(jù)鍋爐168 h性能考核結(jié)果，煤粉鍋爐煙氣脫硝裝置的性能考核指標(biāo)均達(dá)到技術(shù)要求和考核方案要求，能夠滿足2014年鍋爐氮氧化物最高排放濃度≤100 mg/Nm3的國(guó)家環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)。

5運(yùn)行中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方案

1#鍋爐經(jīng)脫硝改造后，運(yùn)行中常出現(xiàn)鍋爐除塵器飛灰氨味過(guò)重的問(wèn)題，之后通過(guò)檢查和分析，發(fā)現(xiàn)原因是氨逃逸量偏大，沒(méi)有與NOx反應(yīng)的氨在除塵器后溫度下降，與煙氣中的水分結(jié)合形成NH4OH，與飛灰包裹在一起進(jìn)入灰斗，造成氨味重。采取相應(yīng)方案后，問(wèn)題得到解決。

收稿日期：2016-03-11

作者簡(jiǎn)介：李朝輝(1984-)，男，助理工程師，從事鍋爐工藝運(yùn)行工作，電話：15890280226。

中圖分類號(hào)：TQ028.17

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1003-3467(2016)05-0043-02