锅炉脱硝试验尿素溶液总结

王春玉

(河南心连心化学工业集团股份有限公司，河南新乡 453731)

河南心连心化学工业集团股份有限公司45·80项目配备3台165 t/h循环流化床锅炉[1]提供生产系统所需的蒸汽。为了实现烟气的达标排放，配备脱硫脱硝装置，采用选择性催化还原(SCR)脱硝[2]工艺，所使用的还原剂为合成车间净氨塔回收的氨水，因其品质较高，间接造成环保投入费用增加，急需寻找更加经济的还原剂。

尿素粉尘回收装置的尿素溶液原送往二厂使用，由于二厂停运，导致尿素溶液无法处置，增加现场储存风险。结合现场情况利用现有管道将尿素溶液送脱硝装置试验使用，笔者将该试验过程及结果进行总结，以期为后续脱硝装置优化改造提供参考。

1 脱硝工艺流程

烟气脱硝工段配备氨水储罐、氨水输送泵、稀释水罐、稀释水泵、静态混合器和喷枪。在进行脱硝时，氨水输送泵将体积分数为15%的氨水从氨水储罐中抽出，在静态混合器中和稀释水泵送来的工艺水混合，稀释成体积分数为5%～10%的氨水，然后输送到分离器进口喷枪处；同时，从锅炉来的冷一次风也进入喷枪，将氨水雾化后喷入分离器进口，与烟气中的氮氧化物发生氧化还原反应，生成氮气去除氮氧化物[3]，并且在尾部烟道经过催化剂发生催化反应，从而达到脱硝的目的。脱硝工艺流程见图1。

图1 脱硝工艺流程

2 试验准备

(1) 确认从尿素工段至水汽工段的尿素溶液管路流程畅通。

(2) 管路清洗合格。在尿素清液槽出口加冷凝液，在烟气脱硫工段尿素溶液进氨水槽处拆开法兰，以目视出水清澈为合格标准。

(3) 烟气脱硫与锅炉脱硝氨水槽倒槽结束，即补尿素溶液的氨水槽(北侧槽)为锅炉脱硝使用。

(4) 对待送尿素溶液进行分析，体积分数控制在30%左右(20%～35%)。

(5) 脱硝泵出口管道保温。

3 试验方法

按氨水槽液位高度10∶1配比首次补送尿素溶液；脱硝用氨水体积流量为10 m3/d，粉尘回收尿素溶液(清液)体积流量为9 m3/d。脱硝使用的尿素溶液配比分5个阶段进行(见表1)。每个阶段试验5 d，无问题后进入到下一个阶段，可根据实际情况延长各阶段试验时间。氨水槽直径为3.6 m，截面积约为10 m2，1 m3补液量对应0.1 m液位高度。

表1 尿素溶液配比

若补充尿素溶液的时间过长，需要考虑氨水的正常使用造成实际补液量过大。正常情况液位下降速度为0.04 m/h，若补充尿素溶液的时间超过15 min，则每超15 min所需液位上升幅度应减去0.01 m。如果补充尿素溶液用了20 min，则1 m3补液量对应的液位高度为0.09 m。

补充尿素溶液应在补充氨水之后(液位较高时)进行，每天应固定在同一时间点。

4 试验步骤

(1) 烟气脱硫工段检查补充尿素溶液管路阀门处于开启位置，通知蒸发工段，开始补尿素溶液，并启动搅拌器。

(2) 蒸发工段接到通知后按操作指导书要求开始向烟气脱硫工段输送尿素溶液。

(3) 烟气脱硫工段对液位严格监控，当达到要求的上升幅度后通知蒸发工段停止输送尿素溶液。

(4) 蒸发工段接到停送通知后，立即停送，不得延误。

(5) 烟气脱硫工段对输送尿素溶液前后的液位进行记录，并通知锅炉工段。

(6) 锅炉工段对氮氧化物浓度严格监控，出现波动时及时调节，并对试验数据进行记录。

(7) 烟气脱硫工段在每次输送尿素溶液后取样，对氨水和尿素浓度进行分析，待数据出来后及时补充记录。

5 输送尿素溶液流程及操作

5.1 尿素工段尿素溶液输送流程操作

尿素工段尿素溶液流程见图2。

图2 尿素工段尿素溶液流程

(1) 粉尘回收清液槽根部阀1开。

(2) 外送泵进口阀2关。

(3) 外送泵出口阀3开。

(4) 外送45%尿素溶液去二、三厂,阀4关。

(5) 45%尿素溶液倒液阀5开。

(6) 尿素溶液泵出口阀6关。

(7) 45%尿素溶液阀7开。

(8) 45%尿素溶液去大颗粒地上槽阀8开。

(9) 45%尿素溶液去地上槽阀9开。

(10) 外送阀10开。

(11) 45%尿素溶液去大颗粒地上槽,阀11关。

(12) 外送阀12开。

(13) 去烟气脱硫工段,阀13开。

(14) 45%尿素溶液去各槽,阀14关。

(15) 45%尿素溶液外送泵出口阀15关。

5.2 烟气脱硫工段倒氨水罐操作

氨水流程见图3。

图3 氨水流程

(1) 开氨水罐1至锅炉脱硝泵阀门3，待氮氧化物浓度稳定后，关氨水罐2至脱硝泵阀门4。

(2) 开氨水罐2至烟气脱硫泵阀门2，待二氧化硫含量稳定后，关氨水罐1至烟气脱硫泵阀门1。

6 风险分析及对应对措施

6.1 风险一

尿素脱硝效果差，造成氮氧化物浓度波动。

应对措施为：

(1) 操作人员认真监控，当氮氧化物浓度出现波动时及时加大脱硝剂用量。

(2) 氮氧化物浓度无法控制时立即中止试验，向槽内补加氨水，以稳定数据。

(3) 提前与第三方做好沟通，保证在线数据准确。

6.2 风险二

脱硝管道出现堵塞，造成喷枪过氨量减少。

应对措施为：

(1) 严格控制尿素溶液加入量，不允许私自增加用量。

(2) 锅炉工段每小时对脱硝泵变频与混合器后压力及其他数据(如喷枪流量)进行对比分析，发现异常情况时立刻中止试验，待查明原因并处理后方可继续。

7 试验过程

计划通过7个阶段的试验逐渐加大尿素溶液比例，直至脱硝还原剂全部使用尿素溶液，记录试验数据并验证试验期间锅炉外排氮氧化物浓度是否达标。具体试验配比及时间节点见表2。

表2 试验配比及时间节点

锅炉负荷、消耗溶液量(氨水+尿素溶液)、氮氧化物浓度对比见表3。由表3可以看出：环保预警期间锅炉消耗溶液量较无预警期间消耗量较大，但在溶液比例变化期间溶液用量没有明显变化。

表3 试验数据

8 问题及整改措施

8.1 问题一

2021年1月20日中班发现氨水泵打液量变小，操作人员立即倒泵并联系维修人员现场排查问题，确认是脱硝泵进口滤网污堵严重，造成泵打液量小，其间造成氮氧化物浓度波动但未超标。

整改措施为：即日起每周清理一遍脱硝泵进口滤网和喷枪进口滤网，保证滤网不能污堵，如果污堵严重根据情况加大清理频次。

8.2 问题二

尿素溶液体积分数不稳定，试运行期间在25%～40%，造成锅炉消耗计算不清楚，另外也会造成氮氧化物浓度小幅度波动。

整改措施为：根据尿素工艺情况尽量将尿素溶液体积分数稳定在25%～30%。防止尿素溶液在炉内热解不充分，在烟道内结晶。

9 结语

经过半个月的试验，锅炉脱硝还原剂全部使用尿素溶液能够满足脱硝工艺运行，在锅炉中高负荷时也能满足需求，但使用尿素溶液时应做好滤网的清理，防止因滤网污堵造成环保数据超标。

2021年2月至今锅炉脱硝全部使用尿素溶液，锅炉氮氧化物质量浓度控制在17～42 mg/m3，环保数据达标排放(指标≤100 mg/m3，公司内控指标≤50 mg/m3)。