SCR煙氣脫硝催化劑再生過程中的環境問題及處理措施

王鵬

摘要：本文從低溫SCR脫硝工藝的流程、設計和運行的要點及脫硝系統的協同治理能力等幾個方面進行闡述，為相關從業者提供一些思路。

關鍵詞：燒結煙氣；低溫SCR；濕法脫硫；冷凝脫水

引言

本文針對濕法脫硫后配置低溫SCR脫硝系統的工藝路線，從工藝流程、設計及運行過程中的關鍵要點和低溫SCR脫硝的協同治理能力等幾個方面進行闡述，為低溫SCR脫硝技術能夠進一步推廣應用，提供一些措施和建議。

1燒結煙氣的排放現狀

燒結生產過程中產生的煙氣主要含有粉塵、SO2、NOx、CO、二噁英等多種污染物，其中粉塵濃度約10g/Nm3左右，SO2濃度1000～3000mg/Nm3，NOx濃度200～400mg/Nm3，CO濃度5000～10000ppm，二噁英約1～3ng-TEQ/Nm3；煙氣的氧含量約15～18%，含濕量約7～13%，煙氣溫度約120～180℃；且受生產原料和工況的影響，煙氣量、煙氣溫度和污染物濃度波動較大[1]。按靜電除塵+石灰-石膏法脫硫+濕式電除塵+低溫SCR脫硝的煙氣治理工藝路線，經兩級除塵和濕法脫硫后的煙氣粉塵濃度可控制在10mg/Nm3左右，SO2濃度可控制在35mg/Nm3以下。其煙氣溫度一般在50～55℃，煙氣含濕量將增加到15%～20%，煙氣中除含有NOx，還有少量的SO2、SO3和經過濕法脫硫時夾帶的可溶性鹽霧滴等。該煙氣在進入低溫SCR脫硝系統前，為減少煙氣中SOx和水分等對脫硝系統的影響，需對其進行冷凝脫水和加熱升溫等預處理。

2濕法脫硫后配置低溫SCR脫硝的工藝流程

常規的低溫SCR脫硝系統主要包括：脫硝反應所需的反應器、催化劑等；煙氣升溫所需的回轉式煙氣換熱器和煤氣加熱爐及混煙加熱裝置等；還原劑供應所需的氨水儲存、輸送、稀釋汽化及噴氨裝置等；克服系統阻力配套的增壓引風機和系統運行所必需的分析儀表、控制及電氣設備等。針對濕法脫硫后的低溫SCR脫硝系統，在上述設備配置的基礎上，還增加了煙氣冷凝器、野風引入擋板門及煙氣切入擋板門等。當脫硫入口的煙氣溫度在140℃以下時，經濕法脫硫和濕式電除塵后，煙氣溫度一般在50～55℃，經冷凝脫水后煙溫降至45～50℃，后進入回轉式GGH由脫硝后的280℃凈煙氣換熱逐步升溫至240～245℃，再經煤氣熱風爐加熱升溫至280℃，通過SCR催化劑完成脫硝反應，脫硝后的凈煙氣由GGH降溫至80～85℃后排入大氣[2]。

3低溫SCR脫硝設計及運行過程中的幾點關鍵

3.1煙氣的冷凝脫水

煙氣冷凝脫水一般采用間接換熱降溫冷卻的方式。采用氣水換熱器，冷卻水走管程對殼程煙氣進行吸熱降溫。煙氣中的飽和水蒸氣隨著煙溫下降而凝結析出，同時會附著少量可溶性硫酸鹽及超細粉塵等。冷凝水呈酸性，PH值在3～4，進行簡單PH調節后，用于濕法脫硫的除霧器沖洗和石灰制漿。吸熱升溫后的冷卻水進入配套冷卻塔進行降溫冷卻，循環利用[3]。但需對冷卻水進行定期補水和加藥，以保證其循環水量和水質。脫硫后的低溫濕煙氣具有極強的腐蝕性，冷凝器的煙氣接觸側一般選用氟塑料或2205雙相不銹鋼等材質。

3.2煙氣的加熱升溫

脫硝系統運行一段時間以后，催化劑表面微孔內會存有少量NH4HSO4等硫氨鹽，占據催化劑表面的活性位。NH4HSO4的熔點為147℃，沸點為350℃，在低溫脫硝180～300℃的運行條件下，以熔融態存在的NH4HSO4對催化劑活性的危害不可避免。為此，可在燒結減產期間，階段性提高脫硝催化劑運行溫度至350℃以上；或在燒結停產期間，引入野風空氣并加熱至350℃以上，促使催化劑表面的NH4HSO4汽化，恢復催化劑的表面活性，延長催化劑化學壽命。催化劑熱解析風量按脫硝系統全負荷運行時煙氣量的50%進行設計，熱解析過程一般維持12～24h，熱解析周期一般為半年[4]。

3.3低溫SCR催化劑運行溫度的選擇

在以NH3作為還原劑時，與中高溫SCR脫硝相比，低溫SCR催化劑運行過程中更容易產生硫氨鹽。因此，低溫SCR催化劑的運行溫度主要取決于煙氣中的SOx濃度。目前國內已投入商用的低溫催化劑運行溫度一般選擇在180～300℃。比如垃圾焚燒鍋爐煙氣經SDA半干法脫硫及除塵后，SO2濃度在5～10mg/Nm3，其低溫催化劑運行溫度選擇在180～230℃；焦爐煙氣經SDS干法脫硫及除塵后，SO2濃度在5～30mg/Nm3，其低溫催化劑運行溫度選擇在250～270℃；寶鋼4#燒結機和常州中天550m2燒結機等機頭煙氣經CFB/SDA半干法脫硫系統后，SO2濃度在30～50mg/Nm3左右，其低溫催化劑運行溫度選擇為280℃。

3.4還原劑NH3的逃逸率控制

（1）采用矩陣式噴氨格柵和配套靜態渦流混合器使氨氣與煙氣充分混合，保證煙氣進催化劑前的絕對氨氮混合濃度偏差<±5%；

（2）設計導流板和均流格柵等，進行全煙氣流程的流場模擬，保證進催化劑前的絕對煙氣速度差<±10%；

（3）采用噴射型高溫煙氣混合加熱裝置，確保熱風爐的高溫煙氣與待脫硝的原煙氣進行充分對流混合，保證進催化劑前的絕對煙氣溫度差<±5℃；

（4）實時監控催化劑運行溫度，調節熱風爐煤氣量，保證催化劑的運行溫度在280±5℃；

（5）根據脫硝入口煙氣量和NOx初始濃度，結合脫硝出口的NOx排放濃度和NH3逃逸量，采取程控或手操的方式，實時調節控制NH3的用量[5]。

3.5催化劑及換熱器的防堵措施

造成催化劑和回轉式GGH堵塞的主要原因是逃逸的NH3與煙氣中的SOx反應生成硫氨鹽，以熔融狀態粘結在催化劑和換熱片表面，并粘附煙氣中的粉塵，最終在催化劑和換熱片表面形成搭橋，從而堵塞催化劑和換熱器的通道。除上文所述的降低煙氣中SOx含量、保證運行溫度、控制氨逃逸率等措施，從源頭控制硫銨鹽的生成外，在催化劑上部和在回轉式GGH的上部加裝清灰裝置，定期對催化劑和換熱片表面進行清理保護也很重要。催化劑的吹灰器一般選用半伸縮式耙式吹灰器，吹灰介質為加熱后的N2或壓縮空氣；回轉式GGH的吹灰器一般選用伸縮集成式吹灰器，同時攜帶氣體噴嘴和高壓水噴嘴[6]。

4結論與建議

低溫SCR脫硝技術完全可應用于濕法脫硫后的煙氣脫硝。通過采取煙氣冷凝脫水、對脫硝系統進煙氣前的熱備和煙氣逐步置換空氣進行煙氣預熱等措施，可有效提高脫硝系統運行的穩定性；通過定期對催化劑進行熱解析，可有效緩解硫氨鹽對催化劑的影響，延長催化劑的使用壽命。低溫催化劑選擇280℃的運行溫度，能夠同時保證較高的脫硝和脫二噁英效率。通過控制脫硝后凈煙氣的排煙溫度，還可協同實現煙氣“脫白”。

參考文獻

[1]陳智.SCR煙氣脫硝催化劑再生過程中的環境問題及處理措施[J].化工時刊，2016，30（6）：39-41.

[2]佚名.失活SCR煙氣脫硝催化劑再生工藝工業試驗研究[J].中國電力，2018，51（9）：179-184.

[3]佚名.一種廢棄SCR煙氣脫硝催化劑再生回收綜合處理方法：，CN104907106A[P].2015.

[4]朱林，吳碧君，段玖祥，等.SCR煙氣脫硝催化劑生產與應用現狀[C]//火電廠環境保護綜合治理技術研討會.2009.

[5]郝永利，黃銳，胡華龍.淺析廢煙氣脫硝催化劑再生環境污染防治[J].中國環保產業，2015（3）：48-50.

[6]黃顯兵，殷世佳.火電廠SCR煙氣脫硝催化劑再生方法進展[J].內蒙古石油化工，2015（2）：76-78.

（作者單位：山東國舜建設集團有限公司）