锅炉脱硝系统处理硝酸尾气浅析

蓝 庆

(中国石化集团南京化学工业有限公司动力部，江苏南京 210048)

锅炉脱硝系统处理硝酸尾气浅析

蓝 庆

(中国石化集团南京化学工业有限公司动力部，江苏南京 210048)

介绍了采用低氮燃烧器及选择性催化还原技术工艺的锅炉脱硝系统运行情况。浓硝酸装置尾气总排放量为300～400 m3/h，NOx质量浓度为4 000～5 200 mg/m3，经处理后，出口NOx浓度达标排放，证明脱硝工艺能够处理硝酸尾气。从氨逃逸量增加、操作控制难度提高、安全系数降低等方面分析装置的缺点，提出了一系列解决方案，包括岗位配合、定期吹灰、硝酸尾气输送管线排凝和制定操作预案。为脱硝系统处理硝酸尾气的工艺应用提供借鉴。

锅炉 浓硝酸 脱硝 硝酸尾气

中国石化集团南京化学工业有限公司(以下简称南化公司)动力部锅炉装置锅炉脱硝系统由宁波工程公司负责总体设计，选取徐州燃控公司的低氮燃烧器及受热面和抚顺石化研究院的SCR系统。

1 脱硝系统概况

南化公司动力部锅炉脱硝系统采用低氮燃烧器+SCR工艺路线。该工艺路线通过低氮燃烧器改造减少烟气中NOx的生成，同时为保证催化剂化学反应所需要的最佳还原温度及安装空间，对高温省煤器进行强化换热改造等尾部受热面改造，在锅炉高温省煤器后增加SCR反应区，在SCR反应区入口增加1组喷氨格栅，向烟气中喷入氨气和空气混合气，再通过催化剂层进行选择性催化还原反应，从而达到脱硝目的。

为布置SCR部分的进出口烟道，对高温省煤器、上层空气预热器 、低温省煤器及下层空气预热器进行改造，腾出空间的同时提高了炉效，确保低氮燃烧器的改造不会导致锅炉整体炉效降低。

低氮燃烧器改造是在锅炉的18.6 m和16.2 m处各增加1层燃尽风，同时为保证锅炉效率，将高温省煤器和低温省煤器更换为螺旋翅片管省煤器，高温空气预热器改为内螺旋管空气预热器，考虑到存在硝酸氢铵，在低温空气预热器下层采用内衬搪瓷的空气预热器 。

SCR部分的催化剂采用抚顺石化研究院开发的FN-2G型脱硝催化剂，反应器内2+1层催化剂设计，目前实装2层，预留1层位置。按照目前安装的2层计算，催化剂总体积达62.1m3，总质量为56 t，每层由20个催化剂模块组成，每组模块尺寸为1 850 mm×940 mm。

2013年5月，改造1#炉脱硝，同年10月29日开车，11月6日完成热态调试，投运SCR系统；2014年2月，改造2#炉脱硝，5月15日开车，5月21日完成热态调试，投运SCR系统；2014年6月，改造3#炉脱硝，11月14日开车，11月24日完成热态调试，投运SCR系统。

2014年6月，南化公司动力部出于全局考虑，3台锅炉脱硝系统开始处理2套浓硝尾气。这也是石化企业第一次使用锅炉脱硝系统处理硝酸尾气。

2 浓硝酸尾气的处理

南化公司浓硝酸装置尾气合计总排放量为300～400 m3/h，NOx质量浓度为4 000～5 200 mg/m3，2种尾气中的NO和NO2体积比接近1∶1，远远超出GB 26131—2010《硝酸工业污染物排放标准》NOx质量浓度低于200 mg/m3的要求，浓硝酸尾气参数见表1。

表1 浓硝酸尾气参数

硝酸尾气处理工艺流程为：浓硝酸尾气先进入电加热器加热至80 ℃，由高压风机输送至锅炉SCR反应器入口烟道的喷氨格栅前。浓硝酸尾气对锅炉SCR系统的影响见表2。

表2 浓硝酸尾气对锅炉SCR系统的影响

3 处理硝酸尾气的优缺点

3.1 优点

从上传至环保局的数据看：锅炉脱硝系统处理浓硝酸尾气后，出口NOx浓度达标排放，说明脱硝工艺能够处理硝酸尾气。

3.2 缺点

3.2.1 增加氨逃逸量

处理硝酸尾气后，锅炉脱硝系统的加氨量增大，SCR出口氨逃逸量增加。因为在催化剂中，其活性组分五氧化二钒在催化降解NOx过程中会对SO2气体的氧化起到一定的催化作用，将SO2氧化成SO3，SO3与逃逸的氨反应生成硫酸氢铵和硫酸铵。当硫酸氢铵低于230 ℃时会凝结、黏附，沉积在催化剂及其下游的空气预热器、烟道和风机上，造成催化剂空隙堵塞失活和空气预热器的腐蚀。这样不仅会降低空气预热器的换热效果，使排烟温度升高、降低锅炉效率，还会在空气预热器的低温段产生低温腐蚀，影响锅炉的安全运行。同时，硫酸氢铵以液体形式在物体表面凝聚，烟气中黏附飞灰，使干灰黏性增大，减少布袋使用寿命。

3.2.2 增大操作难度

因浓硝酸工艺出现问题，利用风机输送至锅炉SCR的尾气浓度高于设计值，流场发生变化后，造成SCR出口NOx浓度与最终排口(即脱硫出口)NOx浓度偏差值较大。操作人员难以控制。

2016年1月28日运行2#、3#炉，3#炉处理硝酸尾气。3#炉NOx质量浓度超过300 mg/m3，2#炉NOx质量浓度约为10 mg/m3；2#、3#炉加氨量均超过45 kg/h，最终排口1#、2#脱硫塔出口NOx质量浓度稳定在50～60 mg/m3。因1#、2#脱硫塔通过联通烟道连接，1#、2#脱硫塔处理的烟气中NOx浓度为2台炉在母管制烟道内混合后的NOx浓度。当3#炉出口NOx质量浓度超过300 mg/m3时，只能要求2#炉NOx浓度尽可能降低。这样易造成未处理硝酸尾气的2#炉加氨量增加。

3.2.3 降低安全系数

设计脱硝系统时，要求氨气与空气的体积比(以下简称氨空比)低于5%，低于爆炸极限，处理硝酸尾气后加氨量增加，正常运行时，氨空比达到3%，当硝酸尾气不稳定时，氨空比最高达到4.2%，接近设计单位给出的标准值。

4 采取措施

根据一年多的操作经验，在脱硝系统处理硝酸尾气工艺过程中可以采取如下措施：

4.1 岗位配合

因脱硫、脱硝表计安装位置及表计量程不一致等原因会造成两个岗位上的表计测量值出现误差。总结锅炉装置脱硝系统运行现状及表计产生误差的原因，有效调度脱硫、脱硝岗位之间的相互联系，形成脱硝NOx质量浓度由锅炉岗位调整监控、最终排口数据由脱硫岗位监控的操作机制，做好环保数据不超标的双重监控。

4.2 定期吹灰

锅炉脱硝岗位定期安排对催化剂层吹灰，实时监控催化剂上下层压差，减少催化剂活性降低的可能性。

4.3 硝酸尾气输送管线排凝

硝酸尾气中含水量高时，会对SCR区域催化剂活性物质造成不可逆转的破坏，因此安排专人每天对硝酸尾气管线进行排凝，日常排凝为每滴5 s。

4.4 制定操作预案

根据入炉煤含硫量及氨逃逸量低于0.000 3%的标准，制定预案，当发生硝酸尾气影响锅炉本体安全环保时，执行预案内容。

发现加氨量高于设置标准或SCR出口NOx浓度与最终排口的NOx浓度相差50 mg/m3以上，锅炉脱硝岗位联系硝酸尾气岗位，减少硝酸尾气量或降低硝酸尾气浓度。若效果不佳，可再次联系，锅炉班长至现场调整阀门开度，阀门每一次减小开度为现有开度的50%。阀门调整后，注意调整加氨量和指标。

操作预案执行后效果明显。2016年3月18日运行1#、2#炉，2#炉处理硝酸尾气。2#炉NOx质量浓度超过270 mg/m3，1#炉NOx浓度约为16 mg/m3；1#炉加氨量为37 kg/h、2#炉加氨量均为42 kg/h，最终排口1#、2#脱硫塔出口NOx质量浓度为90 mg/m3，2#炉SCR出口NOx质量浓度与最终排口NOx质量浓度差值达180 mg/m3。通过执行预案，指标正常。具体数据见表3。

表3 2016年3月18日1#, 2#炉运行数据

5 结语

南化公司锅炉脱硝系统处理硝酸尾气后， 虽然出现过一些问题，但通过公司内部的协调和长期精细化操作均得以解决，为脱硝系统处理硝酸尾气的工艺应用进行了可行性的试验与探索。

[1] 蒋文举.烟气脱硫脱硝技术手册(第2版)[M].北京：化学工业出版社，2012：417.

Analysis of treating tail gas containing nitric acid from boiler denitrification system

LANQing

(Power Department, Sinopec Nanjing, Chemical Industry Co., Ltd., Nanjing, Jiangsu, 210048, China)

Operation of boiler denitrification system by low NOxburner and selective catalytic reduction technology is introduced. Total Emissions of tail gas form concentrated nitric acid plant was 300-400 m3/h，concentration of NOxwas 4 000-5 200 mg/m3. By disposal, emission standards of tail gas were achieved, which proved that denitrification process could dispose tail gas containing nitric acid. Shortcomings were analyzed with respects to amount of ammonia escaping, improved degree of difficulty and reduced safety factors. A serious of solution were proposed, which included position interactions，blowing regularly，condensate drain of tail gas containing nitric acid pipeline and formulating operating plan，providing reference for operation of denitrification system for treating tail gas containing nitric acid.

boiler；concentrated nitric acid；denitration；tail gas containing nitric acid

2017-01-15。

蓝庆，女，中国石化集团南京化学工业有限公司动力部锅炉装置中级工程师，主要从事燃烧锅炉脱硫、脱硝、气力输灰工艺技术管理工作。电话：18751915090；E-mail：lanq.nhgs@sinopec.com。

X781.3

B

1002-1507(2017)04-0047-03