SCR脱硝在固碱炉尾气治理上的应用

马致昌

（天辰化工有限公司，新疆 石河子832000）

天辰化工有限公司烧碱分厂采用蒸发浓缩技术生产固碱。该生产装置主要设备之一是熔盐法固碱加热炉及配套低氮燃烧器。设计使用天然气，尾气NOx可以满足《烧碱、聚氯乙烯工业污染物排放标准》（GB 15581-2016）的限值要求。后期由于电石炉气富裕，富余的电石炉气作为固碱加热炉燃料使用，由于电石炉气中含有燃料氮，导致尾气中氮氧化物超过标准限值要求，因此需要对固碱熔盐炉进行脱硝改造，确保污染物达标排放。

1 现有固碱加热炉系统工艺流程

生产工艺主要是熔盐储槽中的熔盐（液态），由熔盐泵送往电石炉气（或天然气）与空气燃烧的固碱加热炉内（炉内有两层盘管），通过热量传递，盘管内的熔盐被加热至约430℃后与61%碱液在终浓缩器进行逆向换热，将碱液浓缩为98.2%以上的高浓度碱，换热后的熔盐靠自身重力流回熔盐储槽中，此过程循环反复进行。

而电石炉气（或天然气）与空气需通过低氮燃烧控制系统进行配比，燃烧后产生的烟道气尾气与助燃空气风机提供的冷空气在烟道气预热器中换热，进一步提高综合热效率，换热后的尾气被排放到大气中。

2 脱硝的原理及控制流程

固碱炉采用SCR（选择性催化还原）进行烟气脱硝，以20%浓度的氨水为脱硝还原剂。

选择性催化还原烟气脱硝技术在一定条件下以氨气为还原剂，通过催化剂催化作用将NOx还原为N2和H2O。催化剂材料一般为V2O5-WO3（MoO3）/TiO2，本项目使用的中低温催化剂适合温度范围在230～300℃。

选择性催化还原（SCR）脱硝主要反应如下。

由以上反应，氨与NOX反应转化为N2。

3 固碱炉烟气未处理前参数（见表1）

固碱加热炉烟气未处理前参数见表1。

表1 固碱加热炉烟气未处理前参数

4 装置运行中存在的问题

（1）该装置是在现有装置的基础上进行改造完成的，在项目建设初期需要考虑装置区楼板的承重及载荷问题。以此项目为例，为解决每层楼板的载荷问题，改造将脱硝装置催化剂床层分为3层，减轻了单层的承重，但也给施工带来不便。

（2）固碱加热炉的燃料是电石炉气，固碱炉在开炉及升温过程中烟气温度较低，造成尾气中氨含量上升。

（3）该装置采用的是中低温类型的催化剂，因此要求烟气温度必须高于240℃，催化剂才能发挥最佳的状态，因此保证烟气的排气温度，对设备排空烟道进行保温极为重要。

（4）脱硝装置氨水罐顶部安装有一个虹吸罐，其作用是在向氨水罐装氨水时，挥发的氨气可以在氨水罐中进行吸收，然后吸收饱和后的氨水进入氨水罐使用，设计时，由于考虑冬季防冻的问题，将虹吸罐的伴热蒸汽管线最终接入虹吸罐作为吸收水使用，但在实际使用时由于新疆极寒天气温度太低，蒸汽流动不畅，造成伴热管线的冻堵。建议有类似情况的可以考虑伴热蒸汽单独排水，吸收水管线单体引入并做好长流水防冻即可。

（5）通过数据分析发现，脱硝装置NOX含量可以控制的极低，但过低后氨逃逸数据有超标的现象，经过一段时间的调试，将NOX含量控制在50 mg/m3较为经济，同时可保证氨逃逸数据正常。

5 装置改造后的效果

经过一段时间的运行，选取某套固碱炉改造前后的数据进行对比分析，分析数据结果分别见表2和表3。

表2 脱硝装置运行前装置尾气NOX含量

表3 脱硝装置运行后尾气NOX含量

通过对比分析发现，装置整体运行NOX含量有明显降低，达到改造效果。

6 结语

环保达标排放是企业的最低要求，NOX是造成酸雨的主要因素之一，在氯碱行业，目前很少有人对固碱炉进行脱硝改造，其主要原因是使用天然气低氮燃烧技术，尾气排放是可以满足国家相关的排放标准。天辰化工由于其自身的特点采用电石炉气进行燃烧，因此需要进行脱硝改造。SCR脱硝技术是目前最成熟的脱硝技术。本次改造也为行业其他有改造需要的单位提供了经验。