脱硫脱硝装置的运行状况分析及问题优化

孙海燕

大连凯拓科技有限公司 辽宁大连 116000

在现代化社会的发展中，社会各界的环境保护意识在不断增强，而我国环境污染问题日益严重，为了有效解决电厂烟气污染问题，技术人员需要加大脱硫脱硝技术的研究力度，提升装置的功能和作用。

1 工艺介绍

高分子脱硝工艺（PNCR 脱硝工艺）是清华大学化学系谢续明教授历经多年研发，与北京金石德盛石油科技发展有限公司合作开发，使用计算流体力学（CFD）和化学动力学模型（CKM）进行工程设计，即将先进的虚拟现实设计技术与特定燃烧装置的尺寸、燃料类型和特性、分解炉负荷范围、燃烧方式、炉膛过剩空气、初始或基线NOX 浓度、炉膛烟气温度分布、炉膛烟气流速分布等相结合进行工程设计。使用于水泥厂、电厂、以及大部分窑炉，使其NOX 排放满足要求[1]。使用高分子粉末脱硝的观念是选择合适的进料位置，使脱硝剂与烟气充分混合，将其喷入烟气中与NOX 反应而达到脱硝目的，其产物是H2O、N2、CO2，及其它无毒气体和通常的烟道气成分。

2 工艺系统

PNCR 脱硝系统主要包括脱硝剂上料及存储系统、输送及喷射系统和DCS 仪表控制系统。

2.1 脱硝剂上料及存储系统

脱硝剂上料及存储系统包括投料斗、罗茨风机、缓冲料仓、耐负压仓顶除尘器、雷达料位计等。袋装高分子脱硝剂到达运行现场后，将脱硝剂粉末铲运至投料斗，由投料斗下方的风机通过管道将脱硝剂输送至料仓，并通过料仓料位计控制输送量。给料时，在料仓外壁的振打电机振打作用下，脱硝剂由料仓下部的锁气风门进入喷射单元。为避免脱硝剂逸散扬尘，整个受料输送及存储系统为负压封闭系统，利用罗茨风机吸气排气原理将含尘气流循环利用，多余气体外排使经过料仓顶部的除尘器过滤收集，脱硝剂返回料仓，而洁净气体可以排放至大气。

2.2 输送及喷射系统

输送及喷射系统包括罗茨风机、供料计量器、喷枪、视窗、物料分配器、耐磨管道、压力变送器和调节阀门等。脱硝剂落料时经过缓冲料仓下口的气动锁气阀门，进入供料计量器，经罗茨风机鼓风经耐磨管道将脱硝剂输送至炉膛喷枪。系统末端通过阶梯逐次变径DN100-DN80-DN65-DN50-DN40-DN32-DN25 等，设置数个DN25 的耐高温合金喷枪，均布在锅炉两侧合适的温度区间，保证高分子脱硝剂能够均匀地进入锅炉炉膛。由于煤灰渣等颗粒在炉膛内剧烈沸腾燃烧，伴随燃烧产生的高浓度硫化物、氮氧化物等酸性、腐蚀性物质会对喷枪结构造成磨损、腐蚀。喷枪的喷管须选用耐高温（耐温要求为1100℃）、耐腐蚀的合金产品[2]。

2.3 DCS 仪表控制系统

PNCR 装置可实现装置自动运行和监控；对各工况条件进行自动调整；对停机和事故进行自动处理。采用分散控制系统（DCS），包括数据采集和处理（DAS）、模拟量控制（MCS）、顺序控制（SCS）及连锁保护、故障报警及自用电源系统监控等。脱硝装置在启、停、运行及事故处理情况下均不影响机组的正常运行。

3 脱硫脱硝装置运行后存在的问题及优化措施

3.1 蒸汽吹灰器启动时间问题及优化措施

DCC 装置和脱硫脱硝装置两套装置的吹灰器同时使用才能保证吹灰效果。靶式蒸汽吹灰器采用的过热蒸汽温度在350-420℃，在靶式蒸汽吹灰器每次启动前需将管内冷凝水排除暖管升温；系统设定在耙式蒸汽吹灰器出口达到280℃以上，吹灰器才能启动。管线暖管时间较长与催化裂解DCC 装置吹灰时间相差较大，同时吹灰器的每次暖管过程冷凝水对连续排污扩容器顶部压力影响较大。

针对这个问题采取了优化措施：①将靶式蒸汽吹灰器进出口阀全开，维持管内温度在260℃以上，打开出口疏水阀一定开度见汽连续回收冷凝水，保证管内无存水；②将靶式蒸汽吹灰器吹灰开始时间设定为245℃吹灰；③规定催化裂解DCC 装置和脱硝装置吹灰器同时8h 吹灰一次保证吹灰效果。

3.2 洗涤塔碱液泵注入量不足问题及优化措施

进料组分较设定值硫含量较高，造成催化烟气中硫含量较设定值高。脱硫塔设计注碱量为190L/h，为了维持洗涤塔内pH 值，需注入279L/h 碱液。脱硫脱硝装置碱液注剂泵为一开一备，单台碱液注剂泵设计值单台流量为199L/h，启动一台注碱泵无法达到279L/h，需要投用两台碱液泵提高碱液注入量。在双泵运行期间机泵流量波动较大，无法投用自动控制[3]。出现运行泵故障检修情况，洗涤塔内pH 值无法维持，造成外排烟气SOx 浓度不合格。

4 结语

PNCR 脱硝法不需要液氨及氨水存储制备系统，不需要额外的消防空间布置，极大地节省了占地空间；不需要采用催化剂反应塔，省去了占地也不需要从原锅炉上开口引出烟气，节省了改造费用，减少了额外的引风系统阻力降低电耗，同时也避免了催化器空隙的堵塞和损耗问题；PNCR 法系统简单，安装适应性大，绝大部分现有锅炉都可以做到最短时间（最少可做到5-7 天）内改造完成，对现有锅炉的影响都可以做到最小，不论前端燃用煤粉、重油、渣油、天然气、煤气等燃料，PNCR 法均可以适用，并达到较高的脱硝效率，是一种节能高效的脱硝工艺。PNCR 法已经在100t/h 及以下锅炉烟气脱硝工艺中得到了较为成功的应用。