煙氣脫硫脫硝技術(shù)在乙烯裝置開(kāi)工鍋爐上的應(yīng)用

唐仁花

(中國(guó)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(shù)在乙烯裝置開(kāi)工鍋爐上的應(yīng)用

唐仁花

(中國(guó)石化上海石油化工股份有限公司烯烴部，上海200540)

針對(duì)中國(guó)石化上海石油化工股份有限公司3#烯烴聯(lián)合裝置動(dòng)力裝置開(kāi)工鍋爐煙氣中污染物排放質(zhì)量濃度不能達(dá)到環(huán)保排放要求的現(xiàn)狀，對(duì)開(kāi)工鍋爐實(shí)施煙氣脫硫脫硝技術(shù)改造。實(shí)施結(jié)果標(biāo)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(shí)施效果明顯。

開(kāi)工鍋爐 煙氣 NOxSO2煙塵 脫硫脫硝

煙氣脫硝是目前發(fā)達(dá)國(guó)家普遍采用的減少氮氧化物(NOx)排放的方法，煙氣脫硝能達(dá)到很高的NOx脫除效率，而其中應(yīng)用較多的有選擇性催化還原法(SCR)等。煙氣的脫硫技術(shù)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(dá)國(guó)家90%以上的煙氣脫硫采用濕法脫硫技術(shù)。

中國(guó)石化上海石油化工股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱上海石化)烯烴部3#烯烴聯(lián)合裝置動(dòng)力裝置兩臺(tái)開(kāi)工鍋爐(以下簡(jiǎn)稱3#烯烴開(kāi)工鍋爐)從日本日立拔伯格公司引進(jìn)，于1989年3月建成投用。每臺(tái)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(guān)鍵設(shè)備(壓縮機(jī)、干燥器等)以及減溫減壓系統(tǒng)的主要?jiǎng)恿?lái)源。開(kāi)工鍋爐在運(yùn)行時(shí)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(xué)煙霧的主要根源。

由于建設(shè)年代較早，且環(huán)保對(duì)煙氣排放的要求不斷提高，目前3#烯烴開(kāi)工鍋爐煙氣中污染物排放濃度已不能滿足現(xiàn)行的國(guó)家環(huán)境保護(hù)部頒布的GB 13223—2011《火電廠大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》以及將要執(zhí)行的特別排放標(biāo)準(zhǔn)。為滿足大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，從2015年9月起，烯烴部對(duì)開(kāi)工鍋爐實(shí)施了煙氣脫硫脫硝技術(shù)改造。上海石化3#烯烴開(kāi)工鍋爐煙氣脫硫脫硝改造項(xiàng)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(shù)和濕法洗滌吸收脫硫工藝技術(shù)。煙氣中NOx、SO2和煙塵凈化指標(biāo)按GB 13223—2011特別排放限值設(shè)計(jì)，分別為100，50，20 mg/m3。另外，考慮到未來(lái)更加嚴(yán)格的環(huán)保要求，脫硫脫硝項(xiàng)目在設(shè)計(jì)中對(duì)SCR反應(yīng)器預(yù)留了一段空床，可再增加一層脫硝催化劑，具備了未來(lái)NOx、SO2和煙塵排放質(zhì)量濃度分別達(dá)到50，35，10 mg/m3的能力，兼顧了未來(lái)排放要求。

1 開(kāi)工鍋爐運(yùn)行現(xiàn)狀

3#烯烴兩臺(tái)開(kāi)工鍋爐采用母管并列運(yùn)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(shè)計(jì)壓力11.9 MPa、設(shè)計(jì)溫度525 ℃，供2#乙烯裝置開(kāi)車和運(yùn)行，開(kāi)工鍋爐在運(yùn)行過(guò)程中產(chǎn)生的煙氣通過(guò)煙道由煙囪直接排放大氣。

目前3#烯烴開(kāi)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(biāo)準(zhǔn)的特別排放限值，而未來(lái)開(kāi)工鍋爐煙氣的這三項(xiàng)污染物排放指標(biāo)均將執(zhí)行該標(biāo)準(zhǔn)的特別排放限值，污染物排放濃度的標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越嚴(yán)格。煙氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表1。

表1 大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn) mg/m3

圖1為3#烯烴開(kāi)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(kāi)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(yuǎn)高于現(xiàn)行排放標(biāo)準(zhǔn)，與未來(lái)將要執(zhí)行的特別排放限值則差距更大。由于近幾年通過(guò)不斷改善開(kāi)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(biāo)準(zhǔn)。

2 脫硫脫硝工藝流程

脫硝工藝，采用SCR技術(shù)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(xué)反應(yīng)，生成氮?dú)夂退?；脫硫工藝，采用濕法洗滌吸收脫硫技術(shù)，以NaOH為脫硫劑，由NaOH與SO2溶于水生成的H2SO3溶液進(jìn)行酸堿中和反應(yīng)。煙氣中的SO2與水接觸生成H2SO3，H2SO3與NaOH反應(yīng)生成Na2SO3，Na2SO3與H2SO3進(jìn)一步反應(yīng)生成NaHSO3，NaHSO3又與NaOH反應(yīng)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(kāi)工鍋爐煙氣脫硫脫硝技術(shù)改造項(xiàng)目主要設(shè)備包括SCR脫硝反應(yīng)器、洗滌吸收塔、氨空氣混合器、引風(fēng)機(jī)、機(jī)泵等設(shè)備。開(kāi)工鍋爐煙氣脫硫脫硝項(xiàng)目工藝流程見(jiàn)圖2。

圖2 脫硫脫硝技術(shù)工藝流程

約400 ℃的煙氣經(jīng)開(kāi)工鍋爐新增煙道進(jìn)SCR脫硝反應(yīng)器，氨制備系統(tǒng)輸送來(lái)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(yīng)器中，在催化劑作用下，氨與NOx發(fā)生還原反應(yīng)，生成無(wú)污染的水和氮?dú)狻Ｃ撓鹾蟮臒煔饨?jīng)過(guò)余熱回收裝置回收煙氣熱量后，經(jīng)引風(fēng)機(jī)加壓后，進(jìn)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(lái)，被冷卻的飽和煙氣經(jīng)水平入口段進(jìn)入到洗滌吸收塔，煙氣在分布板導(dǎo)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(yīng)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(shè)有文丘里除塵組件，進(jìn)行強(qiáng)化除塵。同時(shí)，在吸收區(qū)上方還設(shè)有上下兩級(jí)除霧器，煙氣夾帶的液滴經(jīng)過(guò)除霧器時(shí)被除去，減少了煙氣帶水對(duì)周圍環(huán)境的影響，除霧后的凈化煙氣，經(jīng)煙道進(jìn)入老煙囪排入大氣。

3 實(shí)施效果

上海石化烯烴部于2014年9月啟動(dòng)3#烯烴開(kāi)工鍋爐煙氣脫硫脫硝技術(shù)改造項(xiàng)目，2015年9月開(kāi)始樁基施工，兩臺(tái)開(kāi)工鍋爐分別于2016年5月起投用，到目前為止已連續(xù)運(yùn)行約3個(gè)月。圖3為開(kāi)工鍋爐脫硫脫硝技術(shù)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(kāi)工鍋爐煙氣脫硫脫硝項(xiàng)目實(shí)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(dá)到80%，脫硫率達(dá)到99.8%，開(kāi)工鍋爐煙氣污染物排放濃度不僅遠(yuǎn)低于目前排放標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也滿足了GB 13223—2011特別排放限值。

同時(shí)，通過(guò)項(xiàng)目實(shí)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(dá)80%以上，煙塵得到進(jìn)一步凈化。

4 結(jié)論

上海石化烯烴部3#烯烴開(kāi)工鍋爐通過(guò)實(shí)施脫硫脫硝技術(shù)改造項(xiàng)目，開(kāi)工鍋爐所產(chǎn)生的煙氣污染物排放濃度得到有效降低，項(xiàng)目實(shí)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(dá)到80%，99.8%，除塵率達(dá)80%以上，NOx、SO2以及煙塵排放指標(biāo)均達(dá)到GB 13223—2011的排放要求，環(huán)境效益顯著。

[1]胡龍，沈珊，王小書(shū)，等.煙氣脫硫脫硝的研究進(jìn)展.化學(xué)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(duì)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(shí)脫硫脫硝技術(shù)的應(yīng)用及新進(jìn)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(xué)基本有機(jī)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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