活性焦脫硫脫硝噴氨工藝優(yōu)化

馬廣超 職永祥 苗霽昶

摘要：隨著我國環(huán)保形勢日益嚴(yán)峻。在鋼鐵行業(yè)中脫硝的主要方式是通過氨氣和NOx與在催化反應(yīng)下，還原成N2和H2O，實現(xiàn)凈化。本文是通過分析現(xiàn)有噴氨方法的不足，并提出相關(guān)工藝改進(jìn)優(yōu)化對策，在保證出口NOx濃度達(dá)標(biāo)的前提下不會造成過量的NH3逃逸，降低外排并實現(xiàn)降本增效的效果。

關(guān)鍵詞：燒結(jié)煙氣;脫硫脫硝;噴氨工藝優(yōu)化

1 脫硫脫硝技術(shù)原理分析

活性焦脫硫脫硝技術(shù)是一種可資源化的干法煙氣凈化技術(shù)。該技術(shù)利用具有獨特吸附性能的活性焦對煙氣中的SO2進(jìn)行選擇性吸附，吸附態(tài)的SO2在煙氣中氧氣和水蒸氣存在的條件下被氧化為H2SO4并被儲存在活性焦孔隙內(nèi);同時活性焦吸附層相當(dāng)于高效顆粒層過濾器，在慣性碰撞和攔截效應(yīng)作用下，煙氣中的大部分粉塵顆粒在床層內(nèi)部不同部位被捕集，完成煙氣脫硫除塵凈化。

吸附SO2后的活性焦，在加熱情況下，其所吸附的H2SO4與C（活性焦）反應(yīng)被還原為SO2，同時活性焦恢復(fù)吸附性能，循環(huán)使用;活性焦的加熱再生反應(yīng)相當(dāng)于對活性焦進(jìn)行再次活化。活性焦在循環(huán)使用過程中，其吸附和催化活性不但不會降低，還會有一定程度的提高。

吸附和解吸的化學(xué)反應(yīng)如下：

吸附反應(yīng)：2SO2+O2+2H2O=2H2SO4

解吸反應(yīng)：2H2SO4+C=2SO2+CO2+2H2O

活性焦具有催化活性，可作為選擇性催化還原工藝中的催化劑。在100～150℃時向煙氣中噴入氨，在活性焦的吸附、催化作用下煙氣中的氨與NOx發(fā)生選擇性催化還原反應(yīng)生成氮氣和水，可大幅度降低煙氣中NOx含量，脫硝效率能達(dá)到80%以上。

脫硝時主要化學(xué)反應(yīng)如下：

NO還原反應(yīng)：4NO+4NH3+O2=4N2+6H2O

NO2還原反應(yīng)：2NO2+4NH3+O2=3N2+6H2O

在長期連續(xù)穩(wěn)定運行下，可達(dá)到95%以上的SO2脫除率和80%以上的NOX脫除率。對于汞，活性焦可以高效率地吸附去除Hg+、Hg2+。煙氣中的二噁英吸附在活性焦微孔中，物料循環(huán)過程中磨損的碎焦粉通過回爐高溫分解二噁英達(dá)到徹底脫除。

2 現(xiàn)有噴氨工藝存在的問題

目前活性焦脫硫脫硝一體化工藝技術(shù)，在脫硝工藝上采用的是經(jīng)驗噴氨法，存在為了滿足出口污染物NOx濃度在線達(dá)標(biāo)盲目噴氨、浪費氨水的現(xiàn)象。盲目增加噴氨量在一定程度上是可以達(dá)到降低出口NOx濃度的，但是過量的噴氨會造成噴氨頭和進(jìn)氣格柵堵塞，直接影響脫硝的效果。更嚴(yán)重時還可造成“活性焦中毒”，浪費活性焦提高成本。對整體工藝和燒結(jié)生產(chǎn)影響很大。

3 優(yōu)化噴氨工藝的對策

為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，通過對脫硫脫硝技術(shù)原理和現(xiàn)場實際情況進(jìn)行研究，并結(jié)合新型的技術(shù)手段。在噴氨脫銷之前的過渡氣室中增加SO2監(jiān)測裝置，同時根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行實時調(diào)整噴氨量。經(jīng)過理論和實踐的論證，可以達(dá)到精準(zhǔn)噴氨、降低氨水的效果。

3.1 工作原理

通過對吸附塔過渡氣室內(nèi)煙氣進(jìn)行取樣分析，測定煙氣中的二氧化硫的含量，從而控制噴氨裝置所噴出氨氣的量，實現(xiàn)噴氨量的精準(zhǔn)控制，保證二氧化硫被反應(yīng)完全同時還不會浪費氨水。

3.2 控制系統(tǒng)及過程

控制系統(tǒng)包括用于對二氧化硫氣體取樣的取樣探頭以及氣體分析儀，氣體分析儀與取樣探頭兩端通過取樣管道連通，取樣探頭將取樣的氣體通過取樣管道輸送至氣體分析儀。整個控制過程都是由可編程序控制器PLC控制自動完成，實現(xiàn)氣體采樣測量、探頭自動反吹維護(hù)、冷凝液自動排放的連續(xù)自動工作。監(jiān)測到數(shù)據(jù)實時反饋給中控室，中控根據(jù)數(shù)據(jù)進(jìn)行動態(tài)調(diào)整，完成精準(zhǔn)噴氨。

3.3 設(shè)備組成

① 取樣探頭

取樣探頭為ABB技術(shù)部件集成制造，所采用的過濾器為高精度雙層復(fù)合式結(jié)構(gòu)，取樣探頭吹掃采用目前國際先進(jìn)的脈沖式振動吹掃技術(shù)，其瞬時吹掃技術(shù)確保反吹時有足夠的壓力，配合高精度過濾器的獨特過濾方式，徹底處理掉附在過濾器表面上的粉塵。

② 取樣管道

如圖1所示，取樣管道包括氣體管道1、設(shè)置在氣體管道1外壁的電伴熱帶2以及將電伴熱帶2和氣體管道1包裹的保溫層3。

氣體管道1內(nèi)部通過取樣的氣體，在氣體管道1的外壁設(shè)置電伴熱帶2能夠?qū)怏w管道1進(jìn)行加熱保溫，使氣體管道1內(nèi)保持恒溫。在氣體管道1的外部設(shè)置了保溫層3，保溫層3將電伴熱帶2同氣體管道1包裹為一體，同時具有保溫的性能。進(jìn)一步的，在保溫層3的外部還設(shè)置有保護(hù)層4，能夠?qū)Ρ貙?進(jìn)行保護(hù)。

在具體的使用中，優(yōu)先地，保持取樣管道內(nèi)的溫度為不低于125℃一般不超過200℃，在此范圍內(nèi)能夠確保樣氣處于最佳的穩(wěn)定狀態(tài)。電伴熱帶的使用，對恒溫式取樣管道的實施具有重要的作用，而結(jié)合取樣管道的實際應(yīng)用情況，設(shè)置了保暖層和防護(hù)層，保溫層起到保溫作用的同時還能夠?qū)﹄姲闊釒鸬降谝粚拥谋Ｗo(hù)，防止其受到結(jié)構(gòu)上的損壞。防護(hù)層起到了對于電伴熱帶的第二層的保護(hù)，同時也具有一定的保溫效果。

③ 取樣預(yù)處理裝置

在取樣探頭完成取樣后首先由取樣預(yù)處理裝置對取樣氣體進(jìn)行預(yù)處理。取樣預(yù)處理裝置主要包括抽氣泵、樣氣冷凝器、蠕動排水泵、取樣電磁閥和可編程序控制器。取樣預(yù)處理裝置能夠徹底除去煙氣中的粉塵、水分、焦油等，同時不改變待測氣體組份及濃度。樣氣冷凝器能夠使樣氣中的水蒸氣冷凝，樣氣冷凝器設(shè)置冷凝液排放口，能夠?qū)⒗淠哼M(jìn)行排放。

④ 氣體分析儀

本文所采用的氣體分析儀為PA200-UV。它是由中央控制單元和分析模塊組成，操作簡單，維護(hù)方便，還具有技術(shù)先進(jìn)、測量準(zhǔn)確、可靠性高等特點。

4 結(jié)語

通過合理設(shè)計取樣管道，實現(xiàn)了將取樣探頭、取樣預(yù)處理裝置和氣體分析儀的組合，進(jìn)而實現(xiàn)對于煙氣的在線測量，對氨氣的噴灑量進(jìn)行精確控制。滿足出口在線達(dá)標(biāo)的同時還可以減少氨水消耗，實現(xiàn)降本增效。在使用后能夠防止出現(xiàn)脫硫不完全，而在過渡氣室形成硫銨堵塞噴嘴和進(jìn)氣格柵，形成的硫銨通過煙氣會堵塞活性焦的內(nèi)部孔隙造成“焦中毒”的現(xiàn)象。同時通過為取樣管道設(shè)置電伴熱帶和保溫層，來實現(xiàn)恒溫管道輸送樣氣，從而確保樣氣成分分析測量的精確，同時還能夠避免樣氣冷凝堵塞管路。

參考文獻(xiàn)：

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（作者單位：新興鑄管股份有限公司（武安工業(yè)區(qū)））