煤粉鍋爐煙氣脫硝工藝系統設計探析范文

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【摘要】在綠色環保的社會理念下，為了改善人們賴以生存的環境，我國對的污染排放問題格外重視。煤粉鍋爐煙氣脫硝工藝可以有效的降低的排量，降低了對環境的污染，在當前各行各業中的應用十分廣泛。本文將結合實例分析煤粉鍋爐煙氣脫硝工藝系統設計，為相關工作者提供參考借鑒。

【關鍵詞】大氣污染；煙氣脫硝；SCR

1引言

隨著社會的發展與進步，工業發展所帶來的大氣污染問題也日漸嚴重，例如我國北方春冬季節的霧霾天氣，不僅嚴重影響人們的日常生活，而且給人體健康帶來巨大的威脅。在燃煤鍋爐運行過程中，很容易產生污染物，給大氣環境造成巨大的破壞。因此，研究分析煤粉鍋爐煙氣脫硝工藝系統設計具有重要的現實意義。

2燃煤鍋爐脫硝技術

在煤燃燒的過程中，導致產生的主要途徑有三種：①熱力型，是由于在煤粉燃燒過程中，空氣中的氮氣高溫氧化而成；②燃料性，是由于煤粉燃燒過程中，其所含有的氮化物出現熱分解后氧化而成；③快速性，是由于煤粉燃燒過程中，其所含有的碳氫離子團與空氣中的氮發生反應而成。所謂煙氣脫硝技術，就是在煤粉鍋爐工作過程中，實現熱力型、燃燒性以及快速型的相互分離，并將其轉化成液態物質或者氣態單質，從而達到減少空氣污染的目的。根據對控制產生發生的不同，可以將煙氣脫硝技術分為燃燒前、燃燒過程中以及燃燒后三種脫硝方式。

3工程概況

某鋁業有限公司位于山西省興縣，工程裝置的3臺240t/h鍋爐采用高溫、高壓、單鍋筒橫置式、自然循環、單汽包、單爐膛煤粉鍋爐。鍋爐為n型布置，四角切圓燃燒、平衡通風，固態排渣，全鋼構架，半露天布置。為了減少煤粉鍋爐產生的污染氣體，本工程引入了煙氣脫硝技術，設計煙氣脫硝工藝系統，在滿足企業正常生產的基礎上，降低對大氣環境的污染。

4煙氣脫硝工藝系統設計

4.1煙氣脫硝工藝系統設計概述

本工程采用低氮燃燒器（LNB）+選擇性催化還原煙氣脫硝（SCR）工藝，配套進行空預器改造和引風機改造。其中低氮燃燒器（LNB）改造后，保證省煤器出口煙氣排放濃度小于400mg/Nm3（標態，干煙氣，6%氧量）。SCR設計入口按濃度550mg/Nm3、處理100%BMCR煙氣量及不小于85%脫硝效率進行設計，項目改造后設計排放濃度小于100mg/Nm3（標態，干煙氣，6%氧量）。在實際運行時，排放濃度小于50mg/Nm3。還原劑采用液氨。

4.2脫硝工藝的原理

本工程采用選擇性催化還原法（SCR）脫硝技術。SCR脫硝技術是指在催化劑的作用下，還原劑（氨氣）與煙氣中的氮氧化物反應生成無害的氮和水，從而去除煙氣中的。選擇性是指還原劑NH3和煙氣中的發生還原反應，而不與煙氣中的氧氣發生反應。

4.3主要設備選型

SCR工藝系統主要由脫硝反應器、煙道系統、氨噴射系統、吹灰系統、氨區卸載、儲存、蒸發系統等組成。

（1）脫硝反應器：本工程設計煙氣灰濃度為40g/Nm3，煙氣灰濃度比較高，反應器空塔流速按5～6m/s設計，結合場地條件，反應器截面尺寸設計為7.2m×6.15m，催化劑模塊采用3×7布置，模塊尺寸按1906×966mm設計，可滿足各廠家蜂窩催化劑的尺寸要求。本工程每臺鍋爐配置1臺脫硝反應器，每臺脫硝反應器設計成2＋1層催化劑布置方式，其中下層為預留層。反應器入口在頂層催化劑層上方，并設置氣流整流裝置。

（2）煙道系統：煙道設計壓力為±5800Pa（同鍋爐設計壓力），設計溫度420℃，材質采用Q345，煙道壁厚6mm。煙道內煙氣流速按15.0m/s設計。SCR入口煙道截面尺寸為7400×1600mm，SCR出口煙道截面尺寸為7800×1600mm。在外削角急轉彎頭、變截面收縮急轉彎頭處，設置導流板，導流板材質為Q345。在SCR入口、反應器入口、反應器出口及SCR出口分別設置補償器，吸收軸向和徑向位移，補償器采用非金屬補償器。

（3）稀釋風機：稀釋風機出力按稀釋氨氣到5%濃度所需空氣量設計，并留有10%的余量。壓頭根據稀釋風系統阻力選取，并留有20%的余量。流量1150Nm3/h，全壓6000Pa。本工程的稀釋風機選用離心風機，每臺爐設置2臺稀釋風機，一用一備。

（4）氨噴射格柵：氨噴射格柵確保氨空混合氣均勻噴入煙氣的關鍵裝置，采用分區結構型式，由噴射管組成，每根噴射管設置有4個噴嘴，每2根噴射管組成1個區域，每個區域的噴射流量可通過安裝在分配管上的手動調節閥控制且在每個分配管設有孔板流量計。本工程的氨噴射格柵布置在垂直煙道上，每個反應器設置1套。此外，在氨的噴射格柵前設置氨-空氣混合器，充分混合氨氣和稀釋空氣。在煙道內的噴氨格柵后布置有混合管，混合管間距同噴嘴間距，混合管可促進氨氣和煙氣混合均勻。

（5）吹灰系統：每臺反應器設置一套聲波吹灰系統和一套蒸汽吹灰系統。每層催化劑層設置2臺聲波吹灰器和2臺耙式蒸汽吹灰器，每臺反應器共設置6臺聲波吹灰器和6臺耙式蒸汽吹灰器。

（6）灰斗：本工程鍋爐省煤器出口原未設置灰斗，考慮到本次脫硝改造后，有爆米花顆粒堵塞催化劑的風險，在省煤器出口煙道上增設灰斗及輸灰系統，每臺爐設置1個灰斗。（7）氨/空氣混合器：氨/空氣混合器采用隔板式，在混合器內部設置有5片隔板，可確保氨氣和空氣混合均勻。氨/空氣混合器的尺寸根據氨氣和空氣的流量確定，本工程氨/空氣混合器選用直徑DN500，長度1800mm。

5煙氣脫硝工藝系統的布置

脫硝反應器布置采用高溫高塵式，因原有鍋爐未考慮脫硝位置和脫硝進出口煙道接口的位置，綜合脫硝系統的實際空間要求，需要將鍋爐省煤器或空預器整體移出，留出脫硝的煙道接口。脫硝反應器的理想進口溫度應為350~380℃，根據鍋爐實際的100%負荷的運行情況，鍋爐高溫省煤器的出口溫度約為420～430℃，鍋爐高溫空預器的出口溫度約為300～306℃。可看出直接從高溫省煤器或高溫空預器接出都無法獲得理想的煙溫。本工程在進行煙氣脫硝工藝系統的布置時，首先將原有高溫空預器從鍋爐移出，放置于脫硝反應器的正下方。脫硝煙氣從高溫省煤器出口接入，進入脫硝反應器，再進入高溫空預器，最后煙氣返回至低溫省煤器。在布置過程中，需要改造鍋爐原有的高溫省煤器增加蛇形管，使高溫省煤器出口溫度在380℃左右，同時在保證鍋爐排煙溫度不變和鍋爐以后正常運行的情況下，低溫省煤器減少蛇形管。高溫空預器整體移出放置于脫硝反應器下方，原有風管延長接至現在空預器位置。

6煙氣脫硝工藝系統運行調試

6.1預啟動檢驗

在系統運行前，SCR反應器及其輔助設備都確保安裝完畢，其所有必需的配線和管道都確保正確連接。在啟動前，所有因運輸和裝配而引起的損壞都將做好標記并修復。

（1）催化劑是系統的主要部件，要特別小心。在對反應器內部進行檢驗時，所有敞開的待檢驗部件確保遮蓋以防止雨水接觸催化劑而使其失效。反應器不將含有耐火材料或飛灰等雜質。如果有飛灰累積在催化劑表面上，將當用干空氣進行吹掃。

（2）確認所有閥門都已正確安裝，特別是涉及到流動方向的閥門，并將其調整到適合的量程。如果止回閥安裝反了，不僅不可進行操作，而且還可能引起事故。因而，要特別注意要正確安裝止回閥。6.2常規啟動如果所有公用設施是正常的，那么SCR系統啟動從設備啟動開始。所有電氣設備從各自的電源上電。確認設備空氣供應壓力在正常范圍內后，儀用空氣（IA）能被導入到IA控制閥站。分析儀（如和O2）將處于在線狀態。首先啟動氨稀釋風機，核實運行中的稀釋空氣流量大于設計流量。然后啟動設備，觀察煙氣溫度和燃燒工況，并對氨氣壓力進行核實，確保其滿足設計要求，最后確保以上條件均達標后，打開氨截止閥，并手動進行流量控制閥的調節，為氨/空氣混合器供應氨氣，并將氨/空氣混合物導入氨噴射格柵，直到氨氣流量達到設定的脫硝效率，將氨流量控制器調到“自動”模式。煙氣脫硝系統常規運行后，應對SCR系統的運行數據進行詳細的記錄，并對出現的問題采取有效地措施進行解決，確保系統處于穩定運行狀態。

7結束語

綜上所述，本文結合實例分析了煤粉鍋爐煙氣脫硝系統的應用，本工程在投入運行之后，有效地降低了煙氣中NOx污染物的排放量，并達到國家環保標準的要求，有效的減少了污染氣體的排放，達到了綠色環保的目的。

參考文獻

[1]李朝輝.SCR煙氣脫硝技術在義馬氣化廠的應用[J].河南化工，2016，33（5）：43~45.

作者:彭澤強 單位:湖南華菱節能環保科技有限公司