鍋爐煙氣脫硝專用溶液的開發(fā)

王 有，潘光耀

(山西蘭花科技創(chuàng)業(yè)股份有限公司田悅化肥分公司 山西晉城 048102)

鍋爐煙氣脫硝就是將鍋爐煙氣中的NOx通過化學(xué)、物理方法將其轉(zhuǎn)化為N2和H2O并釋放到大氣中的過程，從而降低NOx對大氣的污染。燃煤是我國NOx排放的最主要來源，其次是柴油和汽油，而我國的燃煤大戶來源于燃煤鍋爐，所以對鍋爐煙氣中NOx的治理成為整治NOx的主要課題。

目前，常用的煙氣脫硝還原劑為液氨和尿素溶解液。液氨是一種危險化學(xué)品，在運輸、儲存、使用等環(huán)節(jié)存在著較大的安全隱患。因國內(nèi)的供應(yīng)市場還沒有適宜濃度的尿素溶解液能滿足需要，故采用尿素溶解液作為鍋爐煙氣脫硝還原劑時，企業(yè)一般自行配置，但自配尿素溶解液在技術(shù)上不成熟，從而導(dǎo)致使用過程中出現(xiàn)尿素水溶液結(jié)晶、縮二脲和醛類以及不溶物等雜質(zhì)含量過高、鈣鎂離子析出堵塞管路、濃度波動大等問題，制約了鍋爐煙氣脫硝裝置的正常運行。根據(jù)市場需求及各類鍋爐實際情況，山西蘭花科技創(chuàng)業(yè)股份有限公司田悅化肥分公司自主研制開發(fā)出鍋爐煙氣脫硝專用溶液。

1 鍋爐煙氣脫硝工藝

鍋爐煙氣脫硝工藝可分為干法、半干法和濕法三大類，干法包括選擇性非催化還原法(SNCR)、選擇性催化還原法(SCR)、電子束聯(lián)合脫硫脫硝法等，半干法有活性炭聯(lián)合脫硫脫硝法等，濕法有臭氧氧化吸收法、酸吸收法、堿吸收法、氧化吸收法、絡(luò)鹽吸收法等。與干法工藝相比，濕法工藝的主要缺點是裝置復(fù)雜且龐大、排水須處理、內(nèi)襯材料會發(fā)生腐蝕、副產(chǎn)品處理難度較大、能耗較高等，因此，目前干法鍋爐煙氣脫硝工藝占主導(dǎo)地位。

2 鍋爐煙氣脫硝專用溶液

2.1 產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)

影響煙氣脫硝產(chǎn)品質(zhì)量的主要指標(biāo)如下。

(1) 雜質(zhì)含量：縮二脲、醛類以及不溶物等雜質(zhì)含量過高，會導(dǎo)致SCR系統(tǒng)的尿素輸送泵、輸液管及噴嘴堵塞而影響煙道阻力，同時會引起SCR系統(tǒng)催化劑微孔堵塞、失活。

(2) 磷酸鹽含量：磷酸鹽含量過高會使SCR系統(tǒng)的催化劑中毒失活。

(3) 堿性金屬含量：鈣鎂等堿性金屬離子含量過高會使SCR系統(tǒng)的催化劑中毒，進(jìn)而降低催化劑脫硝效率。

(4) 濃度：脫硝尿素溶解液的濃度偏離標(biāo)準(zhǔn)濃度時，不僅會影響NOx的轉(zhuǎn)化率和工藝控制，還會因尿素溶解液結(jié)晶點的提高而造成管路、噴嘴、尿素泵的堵塞。

(5) 堿度：尿素溶解液的堿度不能大于0.2%，而堿度與尿素溶解液的純度有關(guān)，堿度太高則表明部分尿素溶解液不純或已經(jīng)分解，將導(dǎo)致尿素溶解液消耗增加。

鍋爐煙氣脫硝專用溶液執(zhí)行企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/140500LTY006—2016，其主要產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)：尿素質(zhì)量分?jǐn)?shù)32.5%±1.5%，縮二脲質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤0.2%，堿度≤0.1%，密度1 087～1 093 kg/m3，甲醛質(zhì)量分?jǐn)?shù)≤5 mg/kg。

2.2 產(chǎn)品特點

與傳統(tǒng)采用尿素顆粒溶解配制的尿素溶解液和液氨相比，鍋爐煙氣脫硝專用溶液具有以下特點：

(1) 該產(chǎn)品不屬于危化品，在運輸、儲存、使用等方面安全性高，有效降低了安全管理風(fēng)險。

(2) 根據(jù)尿素的理化特性以及尿素溶液密度與相對應(yīng)的壓力和溫度相圖，科學(xué)選擇工藝流程和條件進(jìn)行生產(chǎn)，產(chǎn)品在-11 ℃不會結(jié)晶，基本解決了冬季生產(chǎn)、儲存、使用的難題。

(3) 該產(chǎn)品生產(chǎn)選用專制的超純水，鈣鎂離子和磷酸鹽含量幾乎為零，不會產(chǎn)生系統(tǒng)因鈣鎂離子結(jié)垢、堵塞的問題，從而減輕磷酸鹽對SCR系統(tǒng)催化劑的毒害。

(4) 該產(chǎn)品是在尿素生產(chǎn)過程中直接用超純水科學(xué)制備而成，大大降低了縮二脲、醛類物質(zhì)的含量，減輕了縮二脲和醛類物質(zhì)對煙道、空預(yù)器及SCR系統(tǒng)催化劑的影響。

(5) 該產(chǎn)品選用先進(jìn)的工藝生產(chǎn)，濃度穩(wěn)定，脫硝系統(tǒng)工藝指標(biāo)和排放煙氣控制指標(biāo)穩(wěn)定。

(6) 在脫硝反應(yīng)過程中，首先將尿素水解，大幅降低了脫硝過程中氨的逃逸率，不會造成二次氨氣污染，還能降低煙道阻力和引風(fēng)機(jī)功耗。

2.3 運行費用

在75 t/h鍋爐煙氣量100 000 m3/h、煙氣中NOx質(zhì)量濃度由400 mg/m3降至100 mg/m3的條件下，SNCR和SCR工藝使用不同煙氣脫硝還原劑的小時理論費用如表1所示。

表1 不同煙氣脫硝還原劑的小時理論費用 元

由表1可知，雖然鍋爐煙氣脫硝專用溶液的成本偏高，但是其在使用過程管理、工藝過程管理、設(shè)備運行方面均是理想選擇。

3 結(jié)語

山西蘭花科技創(chuàng)業(yè)股份有限公司田悅化肥分公司根據(jù)市場需求及各類鍋爐實際情況，合理選擇工藝條件，參考國家標(biāo)準(zhǔn)《柴油發(fā)動機(jī)氮氧化物還原劑 尿素水溶液(AUS 32)》(GB 29518—2013)，自主研制開發(fā)出的鍋爐煙氣脫硝專用溶液具有工藝合理、配方科學(xué)、安全性高、濃度穩(wěn)定、結(jié)晶溫度低、縮二脲和醛類物質(zhì)含量低、不含鈣鎂離子和磷酸鹽等特點，使用過程中氨逃逸率低、脫硝效率高，已獲得市場的認(rèn)可。