脫硫脫硝裝置的運(yùn)行狀況分析及問題優(yōu)化

孫海燕

大連凱拓科技有限公司 遼寧大連 116000

在現(xiàn)代化社會的發(fā)展中，社會各界的環(huán)境保護(hù)意識在不斷增強(qiáng)，而我國環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重，為了有效解決電廠煙氣污染問題，技術(shù)人員需要加大脫硫脫硝技術(shù)的研究力度，提升裝置的功能和作用。

1 工藝介紹

高分子脫硝工藝（PNCR 脫硝工藝）是清華大學(xué)化學(xué)系謝續(xù)明教授歷經(jīng)多年研發(fā)，與北京金石德盛石油科技發(fā)展有限公司合作開發(fā)，使用計(jì)算流體力學(xué)（CFD）和化學(xué)動力學(xué)模型（CKM）進(jìn)行工程設(shè)計(jì)，即將先進(jìn)的虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)技術(shù)與特定燃燒裝置的尺寸、燃料類型和特性、分解爐負(fù)荷范圍、燃燒方式、爐膛過剩空氣、初始或基線NOX 濃度、爐膛煙氣溫度分布、爐膛煙氣流速分布等相結(jié)合進(jìn)行工程設(shè)計(jì)。使用于水泥廠、電廠、以及大部分窯爐，使其NOX 排放滿足要求[1]。使用高分子粉末脫硝的觀念是選擇合適的進(jìn)料位置，使脫硝劑與煙氣充分混合，將其噴入煙氣中與NOX 反應(yīng)而達(dá)到脫硝目的，其產(chǎn)物是H2O、N2、CO2，及其它無毒氣體和通常的煙道氣成分。

2 工藝系統(tǒng)

PNCR 脫硝系統(tǒng)主要包括脫硝劑上料及存儲系統(tǒng)、輸送及噴射系統(tǒng)和DCS 儀表控制系統(tǒng)。

2.1 脫硝劑上料及存儲系統(tǒng)

脫硝劑上料及存儲系統(tǒng)包括投料斗、羅茨風(fēng)機(jī)、緩沖料倉、耐負(fù)壓倉頂除塵器、雷達(dá)料位計(jì)等。袋裝高分子脫硝劑到達(dá)運(yùn)行現(xiàn)場后，將脫硝劑粉末鏟運(yùn)至投料斗，由投料斗下方的風(fēng)機(jī)通過管道將脫硝劑輸送至料倉，并通過料倉料位計(jì)控制輸送量。給料時，在料倉外壁的振打電機(jī)振打作用下，脫硝劑由料倉下部的鎖氣風(fēng)門進(jìn)入噴射單元。為避免脫硝劑逸散揚(yáng)塵，整個受料輸送及存儲系統(tǒng)為負(fù)壓封閉系統(tǒng)，利用羅茨風(fēng)機(jī)吸氣排氣原理將含塵氣流循環(huán)利用，多余氣體外排使經(jīng)過料倉頂部的除塵器過濾收集，脫硝劑返回料倉，而潔凈氣體可以排放至大氣。

2.2 輸送及噴射系統(tǒng)

輸送及噴射系統(tǒng)包括羅茨風(fēng)機(jī)、供料計(jì)量器、噴槍、視窗、物料分配器、耐磨管道、壓力變送器和調(diào)節(jié)閥門等。脫硝劑落料時經(jīng)過緩沖料倉下口的氣動鎖氣閥門，進(jìn)入供料計(jì)量器，經(jīng)羅茨風(fēng)機(jī)鼓風(fēng)經(jīng)耐磨管道將脫硝劑輸送至爐膛噴槍。系統(tǒng)末端通過階梯逐次變徑DN100-DN80-DN65-DN50-DN40-DN32-DN25 等，設(shè)置數(shù)個DN25 的耐高溫合金噴槍，均布在鍋爐兩側(cè)合適的溫度區(qū)間，保證高分子脫硝劑能夠均勻地進(jìn)入鍋爐爐膛。由于煤灰渣等顆粒在爐膛內(nèi)劇烈沸騰燃燒，伴隨燃燒產(chǎn)生的高濃度硫化物、氮氧化物等酸性、腐蝕性物質(zhì)會對噴槍結(jié)構(gòu)造成磨損、腐蝕。噴槍的噴管須選用耐高溫（耐溫要求為1100℃）、耐腐蝕的合金產(chǎn)品[2]。

2.3 DCS 儀表控制系統(tǒng)

PNCR 裝置可實(shí)現(xiàn)裝置自動運(yùn)行和監(jiān)控；對各工況條件進(jìn)行自動調(diào)整；對停機(jī)和事故進(jìn)行自動處理。采用分散控制系統(tǒng)（DCS），包括數(shù)據(jù)采集和處理（DAS）、模擬量控制（MCS）、順序控制（SCS）及連鎖保護(hù)、故障報(bào)警及自用電源系統(tǒng)監(jiān)控等。脫硝裝置在啟、停、運(yùn)行及事故處理情況下均不影響機(jī)組的正常運(yùn)行。

3 脫硫脫硝裝置運(yùn)行后存在的問題及優(yōu)化措施

3.1 蒸汽吹灰器啟動時間問題及優(yōu)化措施

DCC 裝置和脫硫脫硝裝置兩套裝置的吹灰器同時使用才能保證吹灰效果。靶式蒸汽吹灰器采用的過熱蒸汽溫度在350-420℃，在靶式蒸汽吹灰器每次啟動前需將管內(nèi)冷凝水排除暖管升溫；系統(tǒng)設(shè)定在耙式蒸汽吹灰器出口達(dá)到280℃以上，吹灰器才能啟動。管線暖管時間較長與催化裂解DCC 裝置吹灰時間相差較大，同時吹灰器的每次暖管過程冷凝水對連續(xù)排污擴(kuò)容器頂部壓力影響較大。

針對這個問題采取了優(yōu)化措施：①將靶式蒸汽吹灰器進(jìn)出口閥全開，維持管內(nèi)溫度在260℃以上，打開出口疏水閥一定開度見汽連續(xù)回收冷凝水，保證管內(nèi)無存水；②將靶式蒸汽吹灰器吹灰開始時間設(shè)定為245℃吹灰；③規(guī)定催化裂解DCC 裝置和脫硝裝置吹灰器同時8h 吹灰一次保證吹灰效果。

3.2 洗滌塔堿液泵注入量不足問題及優(yōu)化措施

進(jìn)料組分較設(shè)定值硫含量較高，造成催化煙氣中硫含量較設(shè)定值高。脫硫塔設(shè)計(jì)注堿量為190L/h，為了維持洗滌塔內(nèi)pH 值，需注入279L/h 堿液。脫硫脫硝裝置堿液注劑泵為一開一備，單臺堿液注劑泵設(shè)計(jì)值單臺流量為199L/h，啟動一臺注堿泵無法達(dá)到279L/h，需要投用兩臺堿液泵提高堿液注入量。在雙泵運(yùn)行期間機(jī)泵流量波動較大，無法投用自動控制[3]。出現(xiàn)運(yùn)行泵故障檢修情況，洗滌塔內(nèi)pH 值無法維持，造成外排煙氣SOx 濃度不合格。

4 結(jié)語

PNCR 脫硝法不需要液氨及氨水存儲制備系統(tǒng)，不需要額外的消防空間布置，極大地節(jié)省了占地空間；不需要采用催化劑反應(yīng)塔，省去了占地也不需要從原鍋爐上開口引出煙氣，節(jié)省了改造費(fèi)用，減少了額外的引風(fēng)系統(tǒng)阻力降低電耗，同時也避免了催化器空隙的堵塞和損耗問題；PNCR 法系統(tǒng)簡單，安裝適應(yīng)性大，絕大部分現(xiàn)有鍋爐都可以做到最短時間（最少可做到5-7 天）內(nèi)改造完成，對現(xiàn)有鍋爐的影響都可以做到最小，不論前端燃用煤粉、重油、渣油、天然氣、煤氣等燃料，PNCR 法均可以適用，并達(dá)到較高的脫硝效率，是一種節(jié)能高效的脫硝工藝。PNCR 法已經(jīng)在100t/h 及以下鍋爐煙氣脫硝工藝中得到了較為成功的應(yīng)用。