張賀強（青島石油化工有限責任公司，山東 青島 266043）

隨著國家環(huán)境污染治理力度的不斷加強，國內各煉油公司積極承擔起節(jié)能減排的重任，煉廠內催化裂化煙氣達標排放問題，日益引起多方關注，企業(yè)為了適應國家新的污染物排放要求，加大投資力度，新增和改造了催化裂化煙氣脫硫脫硝裝置，但實際運行中，由于各種原因，脫硝反應模塊不同程度存在反應溫度與設計偏差較大問題，為了更好的達到最佳脫硝反應條件，本文對某脫硫脫硝裝置脫硝模塊提出一些優(yōu)化方案，以期取得較好脫硝效果。

1 裝置概況

青島某煉油廠新增一套140萬噸/年催化裂化煙氣脫硫脫硝裝置，其主要設施有余熱鍋爐、脫硝反應、除塵脫硫和廢水處理等單元，采用寧波院和撫順研究院煙氣脫硫脫硝技術，該裝置于2014年5月開始施工建設，并于當年12月30日開工正常，外排煙氣中二氧化硫、氮氧化物和粉塵均達到國家和地方排放標準。

該裝置實施后，催化裂化裝置煙氣NOX設計排放量可由729.12噸/年減少到73.92噸/年，每年可減排NOX約655.20噸。

2 脫硝模塊

2.1 脫硝反應原理

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（液氨）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NOX。選擇性是指還原劑NH3和煙氣中的NOX發(fā)生還原反應，而不與煙氣中的氧氣發(fā)生反應。主要化學反應方程式包括:

圖（1）:脫硝反應原理圖

2.2 脫硝工藝流程

來自催化裂化的煙氣經余熱鍋爐進入脫硝反應器進行脫硝處理。本煙氣脫硝單元主要由氨氣供應系統(tǒng)、脫硝反應系統(tǒng)以及輔助設施系統(tǒng)三大部分組成。脫硝單元所需原料液氨由界區(qū)內液氨儲罐輸送到液氨蒸發(fā)器內蒸發(fā)為氨氣，經氨氣緩沖罐來控制一定的壓力及流量，然后與稀釋空氣在氨/空氣混合器中混合均勻，再送到余熱鍋爐內的SCR反應器。供氨系統(tǒng)緊急排放的氨氣則排入氨氣稀釋罐中，由水吸收后排入事故污水池。

來自氨/空氣混合器的混合氣和來自余熱鍋爐蒸發(fā)段的煙氣混合后，通過噴氨格柵以確保煙氣分布均勻，再流經氣流均布裝置（導流格柵和整流格柵）進入SCR反應器，在催化劑的作用下，氨氣將氮氧化物轉化為氮氣，凈化后的煙氣進入后續(xù)處理裝置，達到脫除氮氧化物的目的。

2.3 脫硝煙氣成份

煙氣分析 vol%:N2:72.78；CO2:13.78；H2O:11.94；O2:1.5；CO:0.0；

污染物（mg/Nm3，濕基）:顆粒:150；SO2:2940；NOx:434。

2.4 脫硝主要工藝操作條件

（1）SCR系統(tǒng)入口溫度:350±25℃；壓力:6kPa(G)；煙氣流量189102Nm3/h（濕）；NOX:434mg/Nm3(濕)。

（2）SCR系統(tǒng)出口溫度:350±25℃；壓力:5kPa(G)；煙氣流量189102Nm3/h（濕）；NOX:50mg/Nm3(濕)。

總體看來，專家學者對中小學教師信息技術應用能力發(fā)展測評的研究主要聚焦在測評工具和測評指標體系的設計上，尤其是測評工具的設計與開發(fā)，然而對于發(fā)展測評的機制和方式、測評結果的有效應用等問題的關注較少。

（3）還原劑進口溫度:常溫；壓力:200kPa(G)；氨氣流量:42.82kg/h。

2.5 脫硝催化劑

本工程脫硝工藝選擇蜂窩式催化劑，蜂窩式催化劑是以Ti-W-V為主要活性材料，采用TiO2等物料充分混合，經模具擠壓成型后煅燒而成，具有單位體積的催化劑活性高、同等脫硝效率催化劑體積較小等特點。

本工程設計成3層催化劑布置方式，最上一層為預留床層，催化劑體積56.25m3，催化劑采用模塊結構，規(guī)格統(tǒng)一、具有互換性，以減少更換催化劑的時間。

2.6 脫硝主要設備

（1）脫硝反應器

本工程脫硝單元設置1臺脫硝反應器，反應器截面尺寸為7.68×5.04×11.2m。煙氣與氨氣均勻混合后垂直向下流經反應器，反應器入口設置整流設備，反應器主要由里面布置的催化劑、催化劑支撐梁、反應器殼體、密封板等組成。

（2）煙道系統(tǒng)

煙道分為反應器入口煙道和出口煙道二部分。入口煙道上布置有煙氣導流板、噴氨格柵（AIG），出口煙道保留一定傾斜度與余熱鍋爐本體相聯(lián)，以減少煙氣積灰。

氨供應系統(tǒng)主要由氨蒸發(fā)器、氨氣緩沖罐及氨輸送管道等，并備有氨氣吹掃系統(tǒng)。

液氨由液氨罐直接供應，液氨在注入SCR系統(tǒng)煙氣之前經由蒸發(fā)器蒸發(fā)氣化，并經過緩沖罐穩(wěn)壓后供應反應器脫硝使用。

（4）氨噴射系統(tǒng)（AIG）

氨噴射系統(tǒng)包括由氣化的氨與由稀釋風機提供的稀釋空氣混合的混合器，以及混合氣均勻噴入SCR反應器上游煙氣中的噴氨格柵。

（5）吹灰系統(tǒng)

SCR反應器采用聲波吹灰器和蒸汽吹灰器。共裝有4臺聲波吹灰器和4臺蒸汽吹灰器，吹灰控制引入裝置DCS系統(tǒng)。

3 存在問題

（1）當前脫硫脫硝裝置外排煙氣中SO2、NOX和粉塵含量均達到國家和地方煙氣排放標準，同時SO2和粉塵含量也達到裝置設計標準，但煙氣中NOX含量卻經常超出設計指標50mg/Nm3，最高能達到100mg/Nm3以上，因此急需投入脫硝模塊，進行脫硝裝置調試和標定。

（2）該余熱鍋爐進行設計時，噴氨格柵處溫度為620℃，脫硝反應器床層處溫度為368℃，但經過實際運行調試，發(fā)現(xiàn)該處溫度最大為265℃，當前正常在254℃左右，達不到氨氣與NOX的合理反應溫度，無法進行噴氨脫硝。

4 優(yōu)化建議

4.1 優(yōu)化余熱鍋爐操作

繼續(xù)進行余熱鍋爐優(yōu)化調試，特別是加大煙氣流程優(yōu)化，盡最大能力減少催化裂化煙氣壓降，在鍋爐負荷穩(wěn)定的前提下，適當增大煙氣配風，增加煙氣流速，在確保鍋爐效率的前提下，將鍋爐熱量和負荷進行后移，進一步提高脫硝反應器溫度。

4.2 催化裝置進行優(yōu)化和煙氣改造

根據(jù)設計，進入余熱鍋爐的煙氣量比實際進入的煙氣量要小，一方面可能有部分煙氣經煙道放空蝶閥直接泄漏，另一方面由于催化裂化裝置負荷較低，煙氣量也達不到設計工況，同時催化裂化四旋后煙氣未進行回收利用，建議在大修時進行改造試驗。

4.3 脫硝反應器與蒸發(fā)二段位置改造

經過對余熱鍋爐的調試，蒸發(fā)一段與蒸發(fā)二段之間溫度正好符合設計的脫硝反應溫度，從現(xiàn)場位置看，需將蒸發(fā)二段與脫硝反應器調整位置，為減少施工工程量，可將最下層脫硝反應器內的催化劑取出裝入最上層催化劑床層內，然后將蒸發(fā)二段布置于最下層脫硝反應器位置，基于該余熱鍋爐為模塊化箱體結構設計，具有一定的可操作性。

4.4 改造蒸發(fā)二段

根據(jù)當前余熱鍋爐調試記錄，發(fā)現(xiàn)蒸發(fā)二段的發(fā)汽量為10-13t/h左右，占當前總發(fā)汽量的三分之一，只要適當減少蒸發(fā)二段的吸熱量，就能將脫硝反應器處溫度提高到合適的反應溫度區(qū)間內。因此，可對蒸發(fā)二段進行新的校核計算，設計一組換熱量小的蒸發(fā)二段，從而滿足生產和脫硝反應需求。

4.5 更換脫硝催化劑

調研催化劑廠家，當前國內外一直致力于低溫脫硝催化劑的研究和應用，建議選用反應溫度在220至300℃之間的催化劑，但由于催化劑成本較高，如果廢棄現(xiàn)有催化劑，可能造成較大損失。

5 結語

目前，很多類似脫硫脫硝項目面臨著同樣問題，但缺少實際運行數(shù)據(jù)和類似改造經驗，本文經過對上述脫硫脫硝裝置的運行試驗分析，針對該裝置當前存在的脫硝技術問題給出了多種優(yōu)化措施，希望能夠對準備改造和正在設計施工的脫硫脫硝項目起到良好的借鑒思路，從而更好的完成國家節(jié)能減排任務，還大家一片藍天。

[1]何雁飛，孫志翱.熱電廠煤粉鍋爐氮氧化物控制技術應用[J].工業(yè)鍋爐，2014（1）:42-46.

[2]蔣文舉.煙氣脫硫脫硝技術手冊[M].北京:化學工業(yè)出版社，2012.

[3]林宗虎，徐通模.實用鍋爐手冊[M].北京:化學工業(yè)出版社，2009.