催化烟气余热锅炉增加脱硝模块运行评价

冯明信，鲁晨

（中国石油庆阳石化分公司，甘肃 庆阳 745002）

1 引言

庆阳石化公司运行一部催化装置现有2台模块式余热锅炉，2台余热锅炉均由上海宁松热能工程有限公司设计制造，根据全公司蒸汽平衡需要，2台余热锅炉均设置有中压过热器、低压过热器、省煤器及给水预热器，未设置蒸发器。其中，原余热锅炉（B-601A）于2013年4月17日建成投用，余热锅炉最大过热能力140t/h，无脱硝模块。烟气脱硝余热锅炉（B-201）于2015年12月31日随烟气脱硝装置建成投用，该余热锅炉在中压低温过热器（上）与低温过热器（下）之间设置SCR脱硝反应器，垂直反应器安装2层催化剂，具有脱硝功能。目前，原余热锅炉（B-601A）烟气负荷为20%～25%，脱硝余热锅炉（B-201）烟气负荷75%～80%，排烟温度控制在175～185℃，催化烟气NOx浓度年平均值为69mg/m3。

2 设计条件基础数据

烟气流量为225000Nm3/h(wet)，反应器入口烟气温度为370℃，烟气压力为4.22kPa，烟气组成N2为74.13mol%，CO为212.66mol%，H2O为10.09mol%，CO≤100mg/Nm3，O2为3.0mol%，SO2为 300～700mg/Nm3(dry)，NOx 为 360mg/Nm3(dry)，颗粒物为80～200mg/Nm3(dry)。

3 改造目的

目前存在环保排放超标风险，脱硝余热锅炉运行后期随着催化剂的吸附沉积，省煤器结盐，催化烟气系统压降持续增大[1]，脱硝余热锅炉不能满足“四年一检修”的目标，催化装置运行期间需要切出检修，期间烟气出口NOx排放超标，影响烟气达标排放。

原余热锅炉增加脱硝模块以后，其中一台余热锅炉出现问题时（压降持续增大、省煤器泄漏等），问题余热锅炉切出检修，不影响催化装置的烟气排放达标。

现脱硝锅炉SCR反应床层催化剂设计使用3年，与“四年一检修”目标不相符，催化剂更换期间烟气不能达标排放，装置存在停工风险。

目前2台余热锅炉运行，原余热锅炉（B-601A）烟气负荷约20%～25%，脱硝余热锅炉（B-601）烟气负荷约75%～80%，余热锅炉符合较小，炉体散热损失增大，2台余热锅炉取热效果差。

4 余热锅炉增加脱硝模块建设情况

余热锅炉增加脱硝模块本体改造由上海宁松热能环境工程有限公司设计，项目工艺配管由华东设计院有限公司设计。由于脱硝工艺的烟气温度要求为320～400℃，而现锅炉正常工况下低温过热器（上）模块入口烟温为440℃左右，低温过热器（下）模块入口烟温为378℃左右，故将1个脱硝喷氨模块和2个脱硝反应模块布置于此2个模块之间。结合现余热锅炉情况及周边场地，本次改造的具体措施为：①拆除原余热锅炉所有钢架的立柱、横梁、平台梯子及相关汽水连接管道，保留进出口烟道、全部换热模块设备、脉冲激波吹灰器及附属测点等设备；②重新布置余热锅炉的基础及钢构，新立的钢构基础与原锅炉基础位置不变，新立的钢架相比原钢架高度拔高约9950mm，在锅炉南侧再立3根立柱（新设计土建基础），搭接横梁以支撑平台梯子，并与锅炉构架连成一体，同时将立柱和横梁材质由Q235B升级为Q345B，并根据新的土建基础条件对原基础进行加固；③烟气水封罐出口进余热锅炉的烟道需相应拔高约9950mm，与改造后的余热锅炉入口烟道对接；④重新布置余热锅炉各换热设备模块，用连接烟道及烟道膨胀节将各设备连接起来，改造后的烟气流程为烟气从原余热锅炉入口烟道（利旧）进入后，依次经过高温过热器（利旧）、低温过热器（上）（利旧）、脱硝喷氨模块、脱硝SCR反应器模块（上）、脱硝SCR反应器模块（下）、低温过热器（下）（利旧）、低压过热器和高温省煤器（利旧）、低温省煤器（上）（利旧）、低温省煤（下）（利旧）和出口烟道（利旧）；⑤根据改造后的各设备位置，重新合理布置平台梯子，以便于设备的安装及后续余热锅炉的操作、巡检；⑥重新安装各模块间及各模块与余热锅炉系统外的设备连接的汽水管道；⑦重新安装各模块的脉冲激波吹灰器及各仪表测点等相关附件。

5 脱硝模块运行情况及主要经济技术指标

余热锅炉增加脱硝模块项目于2018年11月完成，11月中旬与催化装置同步开工运行，投用后各项技术指标满足设计要求。目前，2台余热锅炉脱硝模块都可以喷氨，2台余热锅炉达到互为备用的目的。新增脱硝模块主要经济技术指标如下：烟气流量设计为226500Nm3/hr，实际值为252654Nm3/hr；喷氨反应温度设计为370℃，实际为350℃；NOx设计为≤100mg/Nm3（干基），实际为90mg/Nm3（干基）；氨逃逸设计为＜3ppm，实际为0.1ppm；总脱硝效率设计为≥72%，实际为87%。

6 结语

通过以上数据综合评价，余热锅炉增加脱硝模块投用后，进口烟气量最大可以达到300000Nm3/hr，进口NOx浓度最高达到580mg/Nm3（干基），出口控制在50～150mg/Nm3，为了减少结盐及降低污水氨氮含量，目前控制在150mg/Nm3，氨逃逸约3ppm，脱硝效率最大可以达到80%以上。综合评价，投用后完全满足设计要求。