SCR烟气脱硝技术在义马气化厂的应用

李朝辉

(河南省煤气(集团)有限责任公司 义马气化厂 ， 河南 义马　472300)



SCR烟气脱硝技术在义马气化厂的应用

李朝辉

(河南省煤气(集团)有限责任公司 义马气化厂 ， 河南 义马472300)

摘要：随着我国工业化进程的加快，氮氧化物造成的大气污染越来越引起人们的重视，燃煤电厂要控制氮氧化物的排放，本文介绍了选择性催化还原脱硝技术(SCR)在义马气化厂1#煤粉锅炉的应用，阐述了SCR技术的反应原理、系统组成、脱硝效果及运行中出现的问题。

关键词：煤粉锅炉 ； SCR ； 烟气脱硝 ； 应用

河南省煤气(集团)有限责任公司义马气化厂1#煤粉锅炉为东方锅炉厂锅炉，型号DG130/3.82-9。本锅炉是单汽包、自然循环、钢构架、前吊后支、半露天、π型布置、正四角切圆悬浮燃烧、平衡通风、乏气送粉、固态排渣煤粉炉。制粉系统为中间储仓式、筒式钢球磨煤机、双配套系统。1#煤粉锅炉采用选择性催化还原法(SCR)脱硝工艺进行烟气脱硝，液氨蒸发的氨气作为脱硝还原剂。

1SCR脱硝原理

火力发电厂燃煤锅炉燃烧烟气中的氮氧化物NOx主要包括NO、NO2，其中NO约占NOx排放总量的95%(体积分数)，NO2约占NOx排放总量的5%(体积分数)。

选择性催化还原法(SCR技术)是以氨(NH3)作为还原剂，在金属催化剂作用下，将NOx还原成无害的N2和H2O。 NH3有选择地与烟气中NOx反应，而自身不被烟气中残余的O2氧化，因此称这种方法为“选择性”。

有氧条件下反应方程式如下：

在不添加催化剂的时候， NH3对NOx的理想还原温度为850～1 200 ℃，如果温度低于这个区间，还原反应的速度就变得有非常缓慢。正是由于催化剂的加入，使NH3对NOx的还原温度降低到250～420 ℃。

2SCR系统组成

2.1烟气系统

从锅炉高温省煤器来的烟气经SCR装置入口、反应器入口补偿器，然后进入反应器内，还原剂(氨)在催化剂的作用下与烟气中的氮氧化物反应生成无害的氮和水，从而去除烟气中的NOx。经处理后的烟气直接进入锅炉上级空预器内。

2.2SCR反应器

锅炉布置一台SCR反应器，反应器布置在锅炉省煤器与空预器之间，温度为350 ℃左右的位置，利用钢架承载SCR反应器及烟道系统。反应器入口和出口布置导流板。

表1　反应器技术数据

2.3催化剂

选用钒、钛、钨用材催化剂；型式为蜂窝式催化剂，按“2+1”模式布置(1个备用层)。催化剂能满足烟气温度≤420 ℃的情况下长期运行，同时能承受运行温度420 ℃时≤5 h的考验；催化剂采用模块化、标准化设计，模块采用碳钢结构框架。催化剂各层模块规格统一、具有互换性以减少更换催化剂的时间。催化剂模块布置暂按4×4布置。

表2　催化剂技术数据

2.4吹扫及吹灰系统

①为了保持氨气供应系统的严密性，系统备有氮气吹扫管线。在检修之前，通过氮气吹扫管线对相应管道进行严格的氮气吹扫，防止氨与系统中残余的空气形成爆炸混合物造成危险。②每层催化剂的上方设置可伸缩耙式吹灰器及声波吹灰器。通过定期的吹扫，保持催化剂的清洁，避免灰尘积聚导致催化剂失活。催化剂表面的吹灰方式主要采用声波吹灰器，辅助吹灰为蒸汽吹灰器。

每一层催化剂都设置1台可伸缩耙式蒸汽吹灰器，一台锅炉共装有2台蒸汽吹灰器(预留层不安装)。同时每一层催化剂还设置了2台声波吹灰器，一台锅炉共装有4台声波吹灰器(预留层不安装)。吹灰器的数量和布置能将催化剂中的积灰尽可能多地吹扫干净，并尽可能避免因死角而造成催化剂失效导致脱硝效率的下降。

2.5氨/空气混合系统

氨在空气中的体积浓度达到16%～25%时，会形成Ⅱ类可燃爆炸性混合物。为保证注入烟道的氨与空气混合物的安全，除控制混合器内氨的浓度远低于其爆炸下限外，还保证氨在混合器内均匀分布，喷入反应器入口烟道的氨气为空气稀释后的含5%左右氨气的混合气体。从氨区来的氨气与稀释风机的空气在氨/空气混合器内混合后，直接通过分配管、喷嘴送至烟道内。本炉设置2台(1运1备)100%容量稀释风机。风量裕度≥10%，风压裕度≥20%。稀释风机的流量为600 Nm3/h，压头为6 000 Pa。混合器采用填料式混合器。

3配套引风机改造

加装SCR脱硝装置后，对引风机压头影响较大，根据脱硝新增烟气阻力(约1 500 Pa)，对压头、风量保留10%余量，进行引风机更新。原有两台引风机型号Y4-73-12N014D，容量166 104 m3/h，风压 3 276 Pa，配用电机型号YKK355-4，功率250 kW，电流31.2 A。改造后两台引风机型号Y4-73N016D，容量166 100 m3/h，风压5 276 Pa配用电机型号YKK400-4，功率400 kW，电流48.1 A。

4脱硝效果

脱硝改造后，义马气化厂对1#锅炉进行脱硝装置性能考核，时间为168 h，每两小时进行一次烟气数据采集，锅炉负荷为105～130 t/h，负荷低于105 t/h时因炉膛温度过低，燃烧不稳定，未进行测试，考核结果如表3所示。

表3　脱硝改造后考核效果

根据锅炉168 h性能考核结果，煤粉锅炉烟气脱硝装置的性能考核指标均达到技术要求和考核方案要求，能够满足2014年锅炉氮氧化物最高排放浓度≤100 mg/Nm3的国家环保标准。

5运行中出现的问题及解决方案

1#锅炉经脱硝改造后，运行中常出现锅炉除尘器飞灰氨味过重的问题，之后通过检查和分析，发现原因是氨逃逸量偏大，没有与NOx反应的氨在除尘器后温度下降，与烟气中的水分结合形成NH4OH，与飞灰包裹在一起进入灰斗，造成氨味重。采取相应方案后，问题得到解决。

收稿日期：2016-03-11

作者简介：李朝辉(1984-)，男，助理工程师，从事锅炉工艺运行工作，电话：15890280226。

中图分类号：TQ028.17

文献标识码：B

文章编号：1003-3467(2016)05-0043-02