炭素化工企業(yè)管式爐與導(dǎo)熱油爐脫硝工程實(shí)例
摘要：為滿足徐州地區(qū)氮氧化物超低排放的要求，公司建設(shè)3臺(tái)管式爐和2臺(tái)導(dǎo)熱油爐的SCR脫硝裝置,，采用寬溫SCR技術(shù),，3臺(tái)管式爐配3套SCR脫硝設(shè)備、兩臺(tái)導(dǎo)熱油爐公用1套SCR脫硝設(shè)備,，所有脫硝裝置公用1個(gè)還原劑存儲(chǔ)制備區(qū),。4套寬溫SCR系統(tǒng);尺寸均為：Ascr：1.06㎡,，V：2m?，H：2m,。SCR反應(yīng)器入孔門尺寸700mm（寬）×1200mm（高）,。反應(yīng)器入口煙氣溫度：180～330℃;煙氣量：5000～7000 Nm3/h;反應(yīng)器入口NOx濃度：<230 mg/ m3寬溫SCR系統(tǒng)壓降：≤300 Pa（滿負(fù)荷工況下）;18%濃度商品氨水溶液消耗量：3 kg/h（單臺(tái)爐），氨逃逸：<3.8 mg/ m3;反應(yīng)器出口NOx濃度：<50 mg/ m3達(dá)標(biāo)排放,。
我國(guó)氮氧化物排放主要集中在火電,、工業(yè)爐窯、水泥行業(yè)和機(jī)動(dòng)車,。在國(guó)家大力推行節(jié)能減排政策的情況下,，氮氧化物的排放量竟然不降反增， 所以氮氧化物減排已經(jīng)成為國(guó)家節(jié)能減排工作的重中之重,。
1 工程概況
江蘇某炭素化工有限公司成立于2012年位于江蘇某縣經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)化工產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)內(nèi)占地面積約為170畝,，公司已投資近5億元，建成了30萬(wàn)t/年焦油處理項(xiàng)目,，目前正常生產(chǎn)運(yùn)行,。該炭素化工有限公司30萬(wàn)t/年焦油處理項(xiàng)目是以煤焦油為主要原料，經(jīng)過(guò)焦油預(yù)處理脫水,、焦油蒸餾,、餾分洗滌、萘蒸餾及萘加工和柱狀瀝青成型等過(guò)程得到中性酚鈉,、輕油,、酚油、工業(yè)萘,、洗油,、蒽油、煤焦瀝青,、炭黑油等產(chǎn)品,。該炭素化工有限公司3臺(tái)管式爐和2臺(tái)導(dǎo)熱油爐4個(gè)排氣筒排放煙氣的氮氧化物現(xiàn)執(zhí)行《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16171-2012）表5中的要求最高允許排放濃度：200mg/m?的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)地方環(huán)境保護(hù)要求,，公司決定建設(shè)3臺(tái)管式爐和2臺(tái)導(dǎo)熱油爐的SCR脫硝裝置,，用于降低管式爐和導(dǎo)熱油爐排氣筒排放煙氣中的氮氧化物含量。排放達(dá)到地方政府針對(duì)大氣污染物特別排放限值的要求,。
2 廢氣處理工藝選擇與工藝說(shuō)明
2.1 尾氣排放量及執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)
該處理工程排放的主要污染物為氮氧化物,，處理后主要污染物指標(biāo)執(zhí)行《徐州市2018-2019年秋冬季大氣污染綜合治理攻堅(jiān)行動(dòng)方案》排放限值要求（見(jiàn)表1）。
2.2 管式爐脫硝處理工藝流程
考慮企業(yè)的投資成本,、設(shè)備運(yùn)行成本以及方便管理,，地方政府的環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)與要求確定管式爐脫硝處理工藝流程（圖1）、導(dǎo)熱油爐脫硝處理工藝流程（圖2）與說(shuō)明如下：
3臺(tái)管式爐和2臺(tái)導(dǎo)熱油爐SCR脫硝項(xiàng)目，脫硝裝置采用SCR法脫硝工藝,， 本項(xiàng)目采用的脫硝方案為3臺(tái)管式爐配3套SCR脫硝設(shè)備,、兩臺(tái)導(dǎo)熱油爐公用1套SCR脫硝設(shè)備，所有脫硝裝置公用1個(gè)還原劑存儲(chǔ)制備區(qū),。本項(xiàng)目為此管式爐,、導(dǎo)熱油爐煙氣超低排放裝置，采用寬溫SCR技術(shù)方案,。為了滿足管式爐系統(tǒng)出口NOx濃度小于50mg/m3的要求,，本技術(shù)規(guī)范要求選用寬溫SCR的煙氣脫硝工藝進(jìn)行脫硝?？紤]到運(yùn)輸及儲(chǔ)放安全等因素，管式爐煙氣脫硝反應(yīng)器采用立式布置,，脫硝工藝采用18%濃度的氨水作為還原劑（廠內(nèi)儲(chǔ)氨罐通過(guò)管道輸送至SCR反應(yīng)器位置,，壓力3kg）。
煙氣脫硝系統(tǒng)主要由：氨水輸送系統(tǒng),、SCR反應(yīng)器,、控制系統(tǒng)、氨水噴射系統(tǒng),、與還原劑供給系統(tǒng)等組成,。在電控單元的控制下，氨水輸送泵將氨水溶液從氨水罐中抽出,，計(jì)量,、加壓后送到雙流體霧化噴槍，再?gòu)默F(xiàn)場(chǎng)儀用空氣管接一路壓縮空氣經(jīng)減壓閥調(diào)壓后同時(shí)送到雙流體霧化噴槍,，噴射閥打開(kāi)后,，氨水在壓縮空氣的引射作用下噴出，和壓縮空氣混合后經(jīng)噴嘴霧化后噴入SCR反應(yīng)器入口煙道（省煤器入口）,。當(dāng)煙氣經(jīng)過(guò)寬溫SCR反應(yīng)室的催化層時(shí),，發(fā)生選擇性催化還原反應(yīng)。
3 主要構(gòu)筑物,、設(shè)備要求技術(shù)參數(shù)
3.1 主要構(gòu)筑物
主要構(gòu)筑物為：氨水輸送系統(tǒng),、SCR反應(yīng)器、控制系統(tǒng),、氨水噴射系統(tǒng),、與還原劑供給系統(tǒng)。還原劑為18%濃度的氨水溶液,。脫硝工藝采用SCR法,，SCR催化劑按1層布置。脫硝裝置可用率從首次注射氨水溶液開(kāi)始直到最后的性能驗(yàn)收為止的質(zhì)保期內(nèi)，脫硝整套裝置的可用率在最終驗(yàn)收前不低于98%,。該脫硝系統(tǒng)布置在管式爐省煤器之后,，設(shè)置一段煙道用于布置催化劑。管式爐脫硝采用新進(jìn)的選擇性催化還原（寬溫SCR）脫硝工藝,，煙道及反應(yīng)器材質(zhì)采用CS,，鋼板厚度采用4～6mm。脫硝催化劑采用低溫蜂窩式催化劑,，能適應(yīng)煙氣溫度170～420℃,。
3.2 煙氣脫硝技術(shù)參數(shù)
SCR系統(tǒng)：4套寬溫SCR系統(tǒng);尺寸：Ascr：1.06㎡，V：2m?,，H：2m,。SCR反應(yīng)器入孔門尺寸700mm（寬）×1200mm（高），反應(yīng)器入口煙氣溫度：180～330℃;煙氣量：5000～7000 Nm3/h,，反應(yīng)器入口NOx濃度：<230 mg/ m3 ,，反應(yīng)器出口NOx濃度：<50mg/ m3，寬溫SCR系統(tǒng)壓降：≤300 Pa（滿負(fù)荷工況下）,，18%濃度商品氨水溶液消耗量：3 kg/h（單臺(tái)爐）,，廠用壓縮空氣耗量（噴槍用）：5 Nm3/h（單臺(tái)爐），還原劑：10 kg/h（18%濃度氨水溶液）,，氨逃逸：<3.8 mg/ m3,。
4 調(diào)試與運(yùn)行情況
4.1 脫硝系統(tǒng)調(diào)試
還原劑供應(yīng)系統(tǒng)調(diào)試及噴氨系統(tǒng)調(diào)試。還原劑供應(yīng)系統(tǒng)主要包含液氨卸載,、液氨蒸發(fā)及供應(yīng),、氨區(qū)消防及廢氣收集排放等子系統(tǒng)。還原劑供應(yīng)系統(tǒng)的調(diào)試最重要的是卸氨前氨管道的氣密性檢查與氮?dú)庵脫Q,，要確保氨管道的氣密性與氮?dú)庵脫Q的徹底性,，調(diào)試的關(guān)鍵是液氨蒸發(fā)系統(tǒng)的運(yùn)行與控制。噴氨系統(tǒng)調(diào)試是脫硝系統(tǒng)調(diào)試最為關(guān)鍵和重要的部分,，脫硝系統(tǒng)運(yùn)行初期,，催化劑活性較高但噴氨系統(tǒng)調(diào)試工作量較大，脫硝工程應(yīng)加強(qiáng)噴氨系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)試,，確保脫硝系統(tǒng)的長(zhǎng)期運(yùn)行,。
4.2 脫硝系統(tǒng)運(yùn)行與維護(hù)管理
脫硝系統(tǒng)的正確運(yùn)行與定期維護(hù)是保證脫硝裝置正常運(yùn)行的關(guān)鍵，雖然脫硝系統(tǒng)自動(dòng)化水平均較高,，但系統(tǒng)的正確運(yùn)行,、維護(hù)與管理非常重要。系統(tǒng)運(yùn)行期間要特別關(guān)注稀釋風(fēng)量,、脫硝效率,、氨逃逸量、液氨耗量、催化劑層阻力,、空氣預(yù)熱器阻力等參數(shù)的變化,，要按要求定期檢查分析儀表、吹灰器,、稀釋風(fēng)機(jī),、卸氨壓縮機(jī)、催化劑的活性以及氨管道的泄露情況等,，確保整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行,。
4.3 運(yùn)行情況
目前該工程已正常運(yùn)行。
4.4 投資與運(yùn)行成本
本項(xiàng)目直接投資包括設(shè)備投資,、儀表投資,、土建工程費(fèi)、電氣設(shè)施,、安裝材料,、其他費(fèi)用共計(jì)約800萬(wàn)元，運(yùn)行成本主要有,，氨水費(fèi)用、催化劑更換費(fèi)用,、電費(fèi),、藥劑費(fèi)、人員工資等,，其中電費(fèi)約30000元/年,，18%氨水費(fèi)用費(fèi)約63000元/年，催化劑更換費(fèi)用約23000元/年,，人員工資：9*48000計(jì)432000元 /年,，運(yùn)行費(fèi)用合計(jì)548000元/年。
5 結(jié)論
本工程既考慮氮氧化物的超低排放深度治理,，又考慮企業(yè)的投資成本,、設(shè)備運(yùn)行成本以及方便管理，最大限度利用現(xiàn)有空間,，在反應(yīng)器出口設(shè)置1套獨(dú)立的NOx/O2煙氣分析系統(tǒng)與1套NH3分析系統(tǒng),，以便監(jiān)測(cè)氨逃逸狀況。上述工藝在設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)可以達(dá)標(biāo)排放,，符合江蘇省與徐州市生態(tài)環(huán)境部門對(duì)特定行業(yè)的氮氧化物的超低排放標(biāo)準(zhǔn),，對(duì)類似行業(yè)廢氣脫硝處理工程具有一定的參考價(jià)值。
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