炭素化工企業管式爐與導熱油爐脫硝工程實例
摘要：為滿足徐州地區氮氧化物超低排放的要求，公司建設3臺管式爐和2臺導熱油爐的SCR脫硝裝置，采用寬溫SCR技術，3臺管式爐配3套SCR脫硝設備、兩臺導熱油爐公用1套SCR脫硝設備，所有脫硝裝置公用1個還原劑存儲制備區。4套寬溫SCR系統;尺寸均為：Ascr：1.06㎡，V：2m?，H：2m。SCR反應器入孔門尺寸700mm（寬）×1200mm（高）。反應器入口煙氣溫度：180～330℃;煙氣量：5000～7000 Nm3/h;反應器入口NOx濃度：<230 mg/ m3寬溫SCR系統壓降：≤300 Pa（滿負荷工況下）;18%濃度商品氨水溶液消耗量：3 kg/h（單臺爐），氨逃逸：<3.8 mg/ m3;反應器出口NOx濃度：<50 mg/ m3達標排放。
我國氮氧化物排放主要集中在火電、工業爐窯、水泥行業和機動車。在國家大力推行節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成為國家節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年位于江蘇某縣經濟開發區化工產業集聚區內占地面積約為170畝，公司已投資近5億元，建成了30萬t/年焦油處理項目，目前正常生產運行。該炭素化工有限公司30萬t/年焦油處理項目是以煤焦油為主要原料，經過焦油預處理脫水、焦油蒸餾、餾分洗滌、萘蒸餾及萘加工和柱狀瀝青成型等過程得到中性酚鈉、輕油、酚油、工業萘、洗油、蒽油、煤焦瀝青、炭黑油等產品。該炭素化工有限公司3臺管式爐和2臺導熱油爐4個排氣筒排放煙氣的氮氧化物現執行《煉焦化學工業污染物排放標準》（GB16171-2012）表5中的要求最高允許排放濃度：200mg/m?的標準。根據地方環境保護要求，公司決定建設3臺管式爐和2臺導熱油爐的SCR脫硝裝置，用于降低管式爐和導熱油爐排氣筒排放煙氣中的氮氧化物含量。排放達到地方政府針對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明
2.1 尾氣排放量及執行標準
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執行《徐州市2018-2019年秋冬季大氣污染綜合治理攻堅行動方案》排放限值要求（見表1）。
2.2 管式爐脫硝處理工藝流程
考慮企業的投資成本、設備運行成本以及方便管理，地方政府的環保排放標準與要求確定管式爐脫硝處理工藝流程（圖1）、導熱油爐脫硝處理工藝流程（圖2）與說明如下：
3臺管式爐和2臺導熱油爐SCR脫硝項目，脫硝裝置采用SCR法脫硝工藝， 本項目采用的脫硝方案為3臺管式爐配3套SCR脫硝設備、兩臺導熱油爐公用1套SCR脫硝設備，所有脫硝裝置公用1個還原劑存儲制備區。本項目為此管式爐、導熱油爐煙氣超低排放裝置，采用寬溫SCR技術方案。為了滿足管式爐系統出口NOx濃度小于50mg/m3的要求，本技術規范要求選用寬溫SCR的煙氣脫硝工藝進行脫硝。考慮到運輸及儲放安全等因素，管式爐煙氣脫硝反應器采用立式布置，脫硝工藝采用18%濃度的氨水作為還原劑（廠內儲氨罐通過管道輸送至SCR反應器位置，壓力3kg）。
煙氣脫硝系統主要由：氨水輸送系統、SCR反應器、控制系統、氨水噴射系統、與還原劑供給系統等組成。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，計量、加壓后送到雙流體霧化噴槍，再從現場儀用空氣管接一路壓縮空氣經減壓閥調壓后同時送到雙流體霧化噴槍，噴射閥打開后，氨水在壓縮空氣的引射作用下噴出，和壓縮空氣混合后經噴嘴霧化后噴入SCR反應器入口煙道（省煤器入口）。當煙氣經過寬溫SCR反應室的催化層時，發生選擇性催化還原反應。
3 主要構筑物、設備要求技術參數
3.1 主要構筑物
主要構筑物為：氨水輸送系統、SCR反應器、控制系統、氨水噴射系統、與還原劑供給系統。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始直到最后的性能驗收為止的質保期內，脫硝整套裝置的可用率在最終驗收前不低于98%。該脫硝系統布置在管式爐省煤器之后，設置一段煙道用于布置催化劑。管式爐脫硝采用新進的選擇性催化還原（寬溫SCR）脫硝工藝，煙道及反應器材質采用CS，鋼板厚度采用4～6mm。脫硝催化劑采用低溫蜂窩式催化劑，能適應煙氣溫度170～420℃。
3.2 煙氣脫硝技術參數
SCR系統：4套寬溫SCR系統;尺寸：Ascr：1.06㎡，V：2m?，H：2m。SCR反應器入孔門尺寸700mm（寬）×1200mm（高），反應器入口煙氣溫度：180～330℃;煙氣量：5000～7000 Nm3/h，反應器入口NOx濃度：<230 mg/ m3 ，反應器出口NOx濃度：<50mg/ m3，寬溫SCR系統壓降：≤300 Pa（滿負荷工況下），18%濃度商品氨水溶液消耗量：3 kg/h（單臺爐），廠用壓縮空氣耗量（噴槍用）：5 Nm3/h（單臺爐），還原劑：10 kg/h（18%濃度氨水溶液），氨逃逸：<3.8 mg/ m3。
4 調試與運行情況
4.1 脫硝系統調試
還原劑供應系統調試及噴氨系統調試。還原劑供應系統主要包含液氨卸載、液氨蒸發及供應、氨區消防及廢氣收集排放等子系統。還原劑供應系統的調試最重要的是卸氨前氨管道的氣密性檢查與氮氣置換，要確保氨管道的氣密性與氮氣置換的徹底性，調試的關鍵是液氨蒸發系統的運行與控制。噴氨系統調試是脫硝系統調試最為關鍵和重要的部分，脫硝系統運行初期，催化劑活性較高但噴氨系統調試工作量較大，脫硝工程應加強噴氨系統的優化調試，確保脫硝系統的長期運行。
4.2 脫硝系統運行與維護管理
脫硝系統的正確運行與定期維護是保證脫硝裝置正常運行的關鍵，雖然脫硝系統自動化水平均較高，但系統的正確運行、維護與管理非常重要。系統運行期間要特別關注稀釋風量、脫硝效率、氨逃逸量、液氨耗量、催化劑層阻力、空氣預熱器阻力等參數的變化，要按要求定期檢查分析儀表、吹灰器、稀釋風機、卸氨壓縮機、催化劑的活性以及氨管道的泄露情況等，確保整個系統正常運行。
4.3 運行情況
目前該工程已正常運行。
4.4 投資與運行成本
本項目直接投資包括設備投資、儀表投資、土建工程費、電氣設施、安裝材料、其他費用共計約800萬元，運行成本主要有，氨水費用、催化劑更換費用、電費、藥劑費、人員工資等，其中電費約30000元/年，18%氨水費用費約63000元/年，催化劑更換費用約23000元/年，人員工資：9*48000計432000元 /年，運行費用合計548000元/年。
5 結論
本工程既考慮氮氧化物的超低排放深度治理，又考慮企業的投資成本、設備運行成本以及方便管理，最大限度利用現有空間，在反應器出口設置1套獨立的NOx/O2煙氣分析系統與1套NH3分析系統，以便監測氨逃逸狀況。上述工藝在設備正常運行時可以達標排放，符合江蘇省與徐州市生態環境部門對特定行業的氮氧化物的超低排放標準，對類似行業廢氣脫硝處理工程具有一定的參考價值。
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