选择性非催化还原脱硝技术的应用

2016-03-11王敏

氮肥与合成气 2016年7期

关键词：还原剂氨水氮氧化物

王　敏

(安徽三星化工有限责任公司安徽涡阳233600)

选择性非催化还原脱硝技术的应用

王敏

(安徽三星化工有限责任公司安徽涡阳233600)

1　项目背景

安徽三星化工有限责任公司(以下简称三星化工公司)于2008年进行企业重组成为河南能源化工集团的全资子公司，现年生产能力达氨醇280 kt、尿素300 kt、甲醇100 kt、三聚氰胺2 kt和BB肥50 kt。三星化工公司热电分厂的2台75 t/h的循环流化床锅炉为第1代循环流化床锅炉，其中1#循环流化床锅炉的环保设施包括燃煤掺烧石灰石炉内脱硫+氨水选择性非催化还原(SNCR)烟气脱硝+布袋除尘器+尾气简易氨法湿式脱硫和80 m烟囱，2#循环流化床锅炉的环保设施包括燃煤掺烧石灰石炉内脱硫+氨水SNCR烟气脱硝+电袋除尘器+尾气简易氨法湿式脱硫和65 m烟囱。随着《锅炉大气污染物排放标准》(GB 13271—2014)的出台，2014年7月25日三星化工公司在第3季度环境监测中，氮氧化物排放质量浓度达413 mg/m3，超标严重，于2014年10月23日被安徽省环保厅挂牌督办。为确保锅炉氮氧化物含量达标，在锅炉现行运行条件下，经与生产厂家、环境科研单位的研究以及对同类型厂家的考察，决定采用合成氨生产企业广泛采用的SNCR脱硝技术进行烟气氮氧化物脱除。

2　SNCR脱硝原理及优点

SNCR脱硝技术是烟气NOx的末端处理技术，将含有氨基的还原剂在不适用催化剂的前提下均匀喷入锅炉温度范围在850～1 250 ℃的区域，选择性地将烟气中的NOx还原为N2和H2O，以达到脱除NOx的目的。氨水作为还原剂的主要化学反应为：

4NO+4NH3+O2=4N2+6H2O

4NH3+2NO2+O2=3N2+6H2O

SNCR脱硝技术的优点：①投资成本低，不使用催化剂，运行成本低，经济优势明显；②不需要对锅炉进行结构性改造，建设周期短；③对生产工艺无不良影响，改造后无需调整其他设备运行；④与SCR相比不产生液体或固体废料；⑤比较适合现有中小型电厂锅炉改造，脱硝效率为50%～85%，并可与低NOx燃烧技术共同使用。

3　工艺指标的选择

(1)NOx的还原反应最佳反应温度区间在850～1 250 ℃。当反应温度过低(800 ℃以下)时，NH3的反应不完全，容易造成逃逸，进而形成二次污染；当反应温度过高(1 400 ℃以上)时，NH3则容易被氧化为NOx。

(2)还原剂与烟气必须混合充分。当局部的NOx含量过高时，不能被还原剂还原，导致脱硝效率低；当局部的NOx含量过低时，还原剂未全部发生还原反应，导致还原剂利用率低。

(3)在合适的温度范围内，反应物在反应器的停留总时间内，氨水还原剂与烟气混合、水的蒸发、还原剂的分解和NOx的还原等步骤必须全部完成，一般要求时间为0.5 s。

(4)氨氮比：1.2～1.5。

4　设备使用条件

(1)设备安装条件：锅炉运转层以上室外安装，主厂房室内安装。

(2)还原剂：以质量分数20%的氨水作为SNCR烟气脱硝系统的还原剂来源，通过氨水母管将氨水引至脱硝界区自行调配使用，以满足SNCR烟气脱硝系统还原剂的需求。

(3)主燃料：煤

(4)运行方式：每天24 h连续运行。

(5)供电条件：电压为380/220 V交流三相四线制，电源频率为50±0.5 Hz。

(6)压缩空气的品质：①仪用压缩空气干燥、无油，压力露点-40 ℃，运行压力0.7 MPa；②压缩空气干燥、无油，压力露点-20 ℃，运行压力0.7 MPa。

(7)工业水：厂用自来水

5　运行效果及经济技术分析

改造方案确定后，于2014年11月开始项目施工， 2015年1月进行调试，2月初进行投入试运行，并进行工艺优化，在2015年2月27日第1季度环境监测中，氮氧化物排放质量浓度为172 mg/m3，于2015年2月28日解除废气超标环境违法案件挂牌督办的预验收。目前，2台锅炉烟气脱硝装置已进入正常运行，脱硝效率高、运行稳定、操作弹性大、可控性强，各项运行指标稳定，实现了锅炉烟气氮氧化物达标排放。

效益分析：①实现烟气达标排放，生产可正常运行，按1台锅炉产生蒸汽60 t/h、年运行330 d、蒸汽价格100元/t计，则2台锅炉合计年效益为950.4万元左右；②市县环境保护局监督检测，每周1次，全年按照50周，每次检测消耗物费用为140元，则年节约费用0.7万元；③SNCR脱硝系统(2台锅炉)年运行成本为177.55万元左右。由此计算出，年可增加效益772.15万元，按设备及土建、安装总投资165万元，则半年之内即可收回全部投资。