活性焦脫硫脫硝噴氨工藝優化

馬廣超 職永祥 苗霽昶

摘要：隨著我國環保形勢日益嚴峻。在鋼鐵行業中脫硝的主要方式是通過氨氣和NOx與在催化反應下，還原成N2和H2O，實現凈化。本文是通過分析現有噴氨方法的不足，并提出相關工藝改進優化對策，在保證出口NOx濃度達標的前提下不會造成過量的NH3逃逸，降低外排并實現降本增效的效果。

關鍵詞：燒結煙氣;脫硫脫硝;噴氨工藝優化

1 脫硫脫硝技術原理分析

活性焦脫硫脫硝技術是一種可資源化的干法煙氣凈化技術。該技術利用具有獨特吸附性能的活性焦對煙氣中的SO2進行選擇性吸附，吸附態的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;同時活性焦吸附層相當于高效顆粒層過濾器，在慣性碰撞和攔截效應作用下，煙氣中的大部分粉塵顆粒在床層內部不同部位被捕集，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）反應被還原為SO2，同時活性焦恢復吸附性能，循環使用;活性焦的加熱再生反應相當于對活性焦進行再次活化。活性焦在循環使用過程中，其吸附和催化活性不但不會降低，還會有一定程度的提高。

吸附和解吸的化學反應如下：

吸附反應：2SO2+O2+2H2O=2H2SO4

解吸反應：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發生選擇性催化還原反應生成氮氣和水，可大幅度降低煙氣中NOx含量，脫硝效率能達到80%以上。

脫硝時主要化學反應如下：

NO還原反應：4NO+4NH3+O2=4N2+6H2O

NO2還原反應：2NO2+4NH3+O2=3N2+6H2O

在長期連續穩定運行下，可達到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，物料循環過程中磨損的碎焦粉通過回爐高溫分解二噁英達到徹底脫除。

2 現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，在脫硝工藝上采用的是經驗噴氨法，存在為了滿足出口污染物NOx濃度在線達標盲目噴氨、浪費氨水的現象。盲目增加噴氨量在一定程度上是可以達到降低出口NOx濃度的，但是過量的噴氨會造成噴氨頭和進氣格柵堵塞，直接影響脫硝的效果。更嚴重時還可造成“活性焦中毒”，浪費活性焦提高成本。對整體工藝和燒結生產影響很大。

3 優化噴氨工藝的對策

為克服現有技術存在的不足，通過對脫硫脫硝技術原理和現場實際情況進行研究，并結合新型的技術手段。在噴氨脫銷之前的過渡氣室中增加SO2監測裝置，同時根據監測數據進行實時調整噴氨量。經過理論和實踐的論證，可以達到精準噴氨、降低氨水的效果。

3.1 工作原理

通過對吸附塔過渡氣室內煙氣進行取樣分析，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，實現噴氨量的精準控制，保證二氧化硫被反應完全同時還不會浪費氨水。

3.2 控制系統及過程

控制系統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，實現氣體采樣測量、探頭自動反吹維護、冷凝液自動排放的連續自動工作。監測到數據實時反饋給中控室，中控根據數據進行動態調整，完成精準噴氨。

3.3 設備組成

① 取樣探頭

取樣探頭為ABB技術部件集成制造，所采用的過濾器為高精度雙層復合式結構，取樣探頭吹掃采用目前國際先進的脈沖式振動吹掃技術，其瞬時吹掃技術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內部通過取樣的氣體，在氣體管道1的外壁設置電伴熱帶2能夠對氣體管道1進行加熱保溫，使氣體管道1內保持恒溫。在氣體管道1的外部設置了保溫層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。進一步的，在保溫層3的外部還設置有保護層4，能夠對保溫層3進行保護。

在具體的使用中，優先地，保持取樣管道內的溫度為不低于125℃一般不超過200℃，在此范圍內能夠確保樣氣處于最佳的穩定狀態。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，而結合取樣管道的實際應用情況，設置了保暖層和防護層，保溫層起到保溫作用的同時還能夠對電伴熱帶起到第一層的保護，防止其受到結構上的損壞。防護層起到了對于電伴熱帶的第二層的保護，同時也具有一定的保溫效果。

③ 取樣預處理裝置

在取樣探頭完成取樣后首先由取樣預處理裝置對取樣氣體進行預處理。取樣預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，樣氣冷凝器設置冷凝液排放口，能夠將冷凝液進行排放。

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，維護方便，還具有技術先進、測量準確、可靠性高等特點。

4 結語

通過合理設計取樣管道，實現了將取樣探頭、取樣預處理裝置和氣體分析儀的組合，進而實現對于煙氣的在線測量，對氨氣的噴灑量進行精確控制。滿足出口在線達標的同時還可以減少氨水消耗，實現降本增效。在使用后能夠防止出現脫硫不完全，而在過渡氣室形成硫銨堵塞噴嘴和進氣格柵，形成的硫銨通過煙氣會堵塞活性焦的內部孔隙造成“焦中毒”的現象。同時通過為取樣管道設置電伴熱帶和保溫層，來實現恒溫管道輸送樣氣，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：

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[2]李蘭廷，解煒，梁大明，孫仲超，徐振剛，活性焦脫硫脫硝的機理研究. 環境科學與技術. 2010（08）

（作者單位：新興鑄管股份有限公司（武安工業區））