HSR干粉脱硝剂在焦炉烟气脱硝上的应用

2020-06-15刘家林李炳伟张鑫吕彦强李明玉广州绿华环保科技有限公司广东广州5066山西太钢焦化厂山西太原00000广州暨南大学广东广州546

化工管理 2020年15期

刘家林李炳伟张鑫吕彦强李明玉（. 广州绿华环保科技有限公司，广东广州5066；. 山西太钢焦化厂，山西太原00000；. 广州暨南大学，广东广州546）

0 引言

太原钢铁集团有限公司焦化厂现有三座70 孔7.63m 特大型焦炉，已分别建设投运了一整套烟气脱硫脱硝装置，其工艺为：190～210℃的焦炉原烟气→SDS 脱硫装置→布袋除尘器→SCR 脱硝→增压风机→烟囱。其中SCR 脱硝目前采用的还原剂为液氨，每套SCR脱硝的气氨用量约为40kg/h。为尝试解决液氨存在的燃烧、爆炸和中毒等重大安全隐患，于2019 年6 月在9#焦炉蓄热室及配套的烟气脱硫脱硝装置上，开展了安全环保型HSR 干粉脱硝剂替代液氨的脱硝应用试验。HSR 干粉脱硝剂为新开发的一种固体的高效选择性脱硝还原剂（Hi-effecent Selective Reduction，简写HSR）。通过HSR 干粉脱硝剂替代液氨的脱硝应用试验，验证了在SCR 脱硝停止喷氨的情况下，SCR 反应器出口的烟气NOx 浓度降低至100mg/m3以下，达到原氨气脱硝的效率。

1 HSR干粉脱硝剂替代液氨的工艺原理

HSR干粉脱硝剂的主要成份为有机多胺化合物，为白色略显红色的固体粉剂，粒径为20～150目，具有不燃不爆、无腐蚀性、无刺激性、脱硝活性高、流动性好、不易受潮等特点。

通过料仓的给料机、气力输送系统和喷枪，将HSR 干粉脱硝剂定量地喷入焦炉下降气流的空气蓄热室顶部（该处下降废气温度约600℃），利用烟气高温将HSR干粉脱硝剂完全热解气化，热解出气氨，再随大烟道废气流经SDS 脱硫塔、布袋除尘器、SCR反应器整流格栅等处，使气氨与烟气充分混合均匀后，最终进入SCR 反应器，在停止原有喷氨的条件下，即可发生高效的SCR还原脱硝反应，使烟气NOx浓度达到排放标准。化学反应方程式如下：

2 脱硝应用试验部分

2.1 试验的设备与材料

HSR干粉脱硝应用试验装置包括罗茨风机、带搅拌器的料仓、旋转下料器、电控柜、分配器、喷枪、管道等。具体如表1所示：

表1 试验用设备

2.2 试验方案

（1）在9#炉焦侧3 个相邻的空气蓄热室顶部封墙上开3 个插喷枪的孔洞，因现场施工不便等原因，另外1个洞孔开在相隔一个炉号的空气蓄热室顶部封墙上，共装设4支干粉脱硝剂喷枪，并将输送管道安装到位；

（2）在9#焦炉烟气脱硝塔处的空地上安装好气力输送试验装置；

（3）空试和投料试运行正常后，开始正式往焦炉蓄热室内喷射HSR干粉脱硝剂，然后在保证SCR出口烟气NOx浓度不超标的前提下，根据SCR反应器出口NOx变化曲线逐渐加大喷射量，再逐渐关小SCR 喷氨调节阀直至全关。试验时密切关注SCR反应器出口NOx变化曲线，并作好相应的记录。

3 HSR干粉脱硝剂的应用试验分析

待试验装置安装调试好后，分别于6月23日、24日、25日、26日，按拟定的试验方案进行了HSR干粉脱硝剂替代液氨的脱硝应用试验，试验前和试验结束后，用氨气为SCR 脱硝的还原剂时，SCR出口的烟气NOx浓度为100mg/m3左右。试验数据如表2所示：

表2 HSR干粉脱硝应用试验数据

从试验数据分析，用干粉脱硝剂完全替代氨气作为SCR脱硝还原剂后，SCR 出口氮氧化物浓度能够达到100mg/m3以下，与氨气脱硝的效率一致。从试验数据看，3 支喷枪喷入下降气流空气蓄热室时，则脱硝效率高更稳定更低，焦炉交换机每20分钟换向后，3支喷枪喷入上升气流空气蓄热室时，脱硝情况则相反。因为干粉脱硝剂喷入上升气流空气蓄热室，再进入立火道中1100℃以上的燃烧区后，则会部分被高温氧化为氮氧化物，不仅增加脱硝剂的消耗量，同时也影响SCR的脱硝效率。

试验过程中，脱硝剂用量波动较大，主要有如下原因：

（1）因现场条件限制和安装原因，4支喷枪未能插入同一烟气流向的空气蓄热室顶部，使得进行下降气流脱硝测试时，仍有1 支喷枪将干粉脱硝剂喷入了上升气流空气蓄热室和立火道，使脱硝效率和脱硝剂消耗量的测试受到不良影响；

（2）干粉脱硝试验装置不够精良，没有称重装置等精密测量仪器，不能根据SCR出口NOx浓度来精准调节干粉脱硝剂给料量；

（3）因为该7.63 超大型焦炉蓄热室结构为分格式的，插喷枪所在的一格蓄热室空间狭小，干粉脱硝剂（以球形粒料为主，夹有少量粉料）喷入分格蓄热室顶部后的高温热解时间不充足，热解的充分性则受到影响，进而使干粉脱硝剂的利用率和消耗量也受到影响；

（4）干粉脱硝剂的粒径偏大，在分格蓄热室内停留时间较短的不利条件下，影响传热效率和脱硝剂的热解速率，从而影响脱硝效率和消耗量。