煤粉锅炉烟气脱硝工艺系统设计探析范文

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【摘要】在绿色环保的社会理念下，为了改善人们赖以生存的环境，我国对的污染排放问题格外重视。煤粉锅炉烟气脱硝工艺可以有效的降低的排量，降低了对环境的污染，在当前各行各业中的应用十分广泛。本文将结合实例分析煤粉锅炉烟气脱硝工艺系统设计，为相关工作者提供参考借鉴。

【关键词】大气污染；烟气脱硝；SCR

1引言

随着社会的发展与进步，工业发展所带来的大气污染问题也日渐严重，例如我国北方春冬季节的雾霾天气，不仅严重影响人们的日常生活，而且给人体健康带来巨大的威胁。在燃煤锅炉运行过程中，很容易产生污染物，给大气环境造成巨大的破坏。因此，研究分析煤粉锅炉烟气脱硝工艺系统设计具有重要的现实意义。

2燃煤锅炉脱硝技术

在煤燃烧的过程中，导致产生的主要途径有三种：①热力型，是由于在煤粉燃烧过程中，空气中的氮气高温氧化而成；②燃料性，是由于煤粉燃烧过程中，其所含有的氮化物出现热分解后氧化而成；③快速性，是由于煤粉燃烧过程中，其所含有的碳氢离子团与空气中的氮发生反应而成。所谓烟气脱硝技术，就是在煤粉锅炉工作过程中，实现热力型、燃烧性以及快速型的相互分离，并将其转化成液态物质或者气态单质，从而达到减少空气污染的目的。根据对控制产生发生的不同，可以将烟气脱硝技术分为燃烧前、燃烧过程中以及燃烧后三种脱硝方式。

3工程概况

某铝业有限公司位于山西省兴县，工程装置的3台240t/h锅炉采用高温、高压、单锅筒横置式、自然循环、单汽包、单炉膛煤粉锅炉。锅炉为n型布置，四角切圆燃烧、平衡通风，固态排渣，全钢构架，半露天布置。为了减少煤粉锅炉产生的污染气体，本工程引入了烟气脱硝技术，设计烟气脱硝工艺系统，在满足企业正常生产的基础上，降低对大气环境的污染。

4烟气脱硝工艺系统设计

4.1烟气脱硝工艺系统设计概述

本工程采用低氮燃烧器（LNB）+选择性催化还原烟气脱硝（SCR）工艺，配套进行空预器改造和引风机改造。其中低氮燃烧器（LNB）改造后，保证省煤器出口烟气排放浓度小于400mg/Nm3（标态，干烟气，6%氧量）。SCR设计入口按浓度550mg/Nm3、处理100%BMCR烟气量及不小于85%脱硝效率进行设计，项目改造后设计排放浓度小于100mg/Nm3（标态，干烟气，6%氧量）。在实际运行时，排放浓度小于50mg/Nm3。还原剂采用液氨。

4.2脱硝工艺的原理

本工程采用选择性催化还原法（SCR）脱硝技术。SCR脱硝技术是指在催化剂的作用下，还原剂（氨气）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。选择性是指还原剂NH3和烟气中的发生还原反应，而不与烟气中的氧气发生反应。

4.3主要设备选型

SCR工艺系统主要由脱硝反应器、烟道系统、氨喷射系统、吹灰系统、氨区卸载、储存、蒸发系统等组成。

（1）脱硝反应器：本工程设计烟气灰浓度为40g/Nm3，烟气灰浓度比较高，反应器空塔流速按5～6m/s设计，结合场地条件，反应器截面尺寸设计为7.2m×6.15m，催化剂模块采用3×7布置，模块尺寸按1906×966mm设计，可满足各厂家蜂窝催化剂的尺寸要求。本工程每台锅炉配置1台脱硝反应器，每台脱硝反应器设计成2＋1层催化剂布置方式，其中下层为预留层。反应器入口在顶层催化剂层上方，并设置气流整流装置。

（2）烟道系统：烟道设计压力为±5800Pa（同锅炉设计压力），设计温度420℃，材质采用Q345，烟道壁厚6mm。烟道内烟气流速按15.0m/s设计。SCR入口烟道截面尺寸为7400×1600mm，SCR出口烟道截面尺寸为7800×1600mm。在外削角急转弯头、变截面收缩急转弯头处，设置导流板，导流板材质为Q345。在SCR入口、反应器入口、反应器出口及SCR出口分别设置补偿器，吸收轴向和径向位移，补偿器采用非金属补偿器。

（3）稀释风机：稀释风机出力按稀释氨气到5%浓度所需空气量设计，并留有10%的余量。压头根据稀释风系统阻力选取，并留有20%的余量。流量1150Nm3/h，全压6000Pa。本工程的稀释风机选用离心风机，每台炉设置2台稀释风机，一用一备。

（4）氨喷射格栅：氨喷射格栅确保氨空混合气均匀喷入烟气的关键装置，采用分区结构型式，由喷射管组成，每根喷射管设置有4个喷嘴，每2根喷射管组成1个区域，每个区域的喷射流量可通过安装在分配管上的手动调节阀控制且在每个分配管设有孔板流量计。本工程的氨喷射格栅布置在垂直烟道上，每个反应器设置1套。此外，在氨的喷射格栅前设置氨-空气混合器，充分混合氨气和稀释空气。在烟道内的喷氨格栅后布置有混合管，混合管间距同喷嘴间距，混合管可促进氨气和烟气混合均匀。

（5）吹灰系统：每台反应器设置一套声波吹灰系统和一套蒸汽吹灰系统。每层催化剂层设置2台声波吹灰器和2台耙式蒸汽吹灰器，每台反应器共设置6台声波吹灰器和6台耙式蒸汽吹灰器。

（6）灰斗：本工程锅炉省煤器出口原未设置灰斗，考虑到本次脱硝改造后，有爆米花颗粒堵塞催化剂的风险，在省煤器出口烟道上增设灰斗及输灰系统，每台炉设置1个灰斗。（7）氨/空气混合器：氨/空气混合器采用隔板式，在混合器内部设置有5片隔板，可确保氨气和空气混合均匀。氨/空气混合器的尺寸根据氨气和空气的流量确定，本工程氨/空气混合器选用直径DN500，长度1800mm。

5烟气脱硝工艺系统的布置

脱硝反应器布置采用高温高尘式，因原有锅炉未考虑脱硝位置和脱硝进出口烟道接口的位置，综合脱硝系统的实际空间要求，需要将锅炉省煤器或空预器整体移出，留出脱硝的烟道接口。脱硝反应器的理想进口温度应为350~380℃，根据锅炉实际的100%负荷的运行情况，锅炉高温省煤器的出口温度约为420～430℃，锅炉高温空预器的出口温度约为300～306℃。可看出直接从高温省煤器或高温空预器接出都无法获得理想的烟温。本工程在进行烟气脱硝工艺系统的布置时，首先将原有高温空预器从锅炉移出，放置于脱硝反应器的正下方。脱硝烟气从高温省煤器出口接入，进入脱硝反应器，再进入高温空预器，最后烟气返回至低温省煤器。在布置过程中，需要改造锅炉原有的高温省煤器增加蛇形管，使高温省煤器出口温度在380℃左右，同时在保证锅炉排烟温度不变和锅炉以后正常运行的情况下，低温省煤器减少蛇形管。高温空预器整体移出放置于脱硝反应器下方，原有风管延长接至现在空预器位置。

6烟气脱硝工艺系统运行调试

6.1预启动检验

在系统运行前，SCR反应器及其辅助设备都确保安装完毕，其所有必需的配线和管道都确保正确连接。在启动前，所有因运输和装配而引起的损坏都将做好标记并修复。

（1）催化剂是系统的主要部件，要特别小心。在对反应器内部进行检验时，所有敞开的待检验部件确保遮盖以防止雨水接触催化剂而使其失效。反应器不将含有耐火材料或飞灰等杂质。如果有飞灰累积在催化剂表面上，将当用干空气进行吹扫。

（2）确认所有阀门都已正确安装，特别是涉及到流动方向的阀门，并将其调整到适合的量程。如果止回阀安装反了，不仅不可进行操作，而且还可能引起事故。因而，要特别注意要正确安装止回阀。6.2常规启动如果所有公用设施是正常的，那么SCR系统启动从设备启动开始。所有电气设备从各自的电源上电。确认设备空气供应压力在正常范围内后，仪用空气（IA）能被导入到IA控制阀站。分析仪（如和O2）将处于在线状态。首先启动氨稀释风机，核实运行中的稀释空气流量大于设计流量。然后启动设备，观察烟气温度和燃烧工况，并对氨气压力进行核实，确保其满足设计要求，最后确保以上条件均达标后，打开氨截止阀，并手动进行流量控制阀的调节，为氨/空气混合器供应氨气，并将氨/空气混合物导入氨喷射格栅，直到氨气流量达到设定的脱硝效率，将氨流量控制器调到“自动”模式。烟气脱硝系统常规运行后，应对SCR系统的运行数据进行详细的记录，并对出现的问题采取有效地措施进行解决，确保系统处于稳定运行状态。

7结束语

综上所述，本文结合实例分析了煤粉锅炉烟气脱硝系统的应用，本工程在投入运行之后，有效地降低了烟气中NOx污染物的排放量，并达到国家环保标准的要求，有效的减少了污染气体的排放，达到了绿色环保的目的。

参考文献

[1]李朝辉.SCR烟气脱硝技术在义马气化厂的应用[J].河南化工，2016，33（5）：43~45.

作者:彭泽强 单位:湖南华菱节能环保科技有限公司