李云飛

摘要：隨著我國環(huán)保要求的NOx排放指標(biāo)日趨嚴(yán)格，在工業(yè)鍋爐下游增加SCR脫硝系統(tǒng)是大部分企業(yè)的選擇。而尿素溶液作為較安全的還原劑，應(yīng)用廣泛。根據(jù)常規(guī)工藝方案，尿素溶液在參與脫硝反應(yīng)之前要先進(jìn)行水解或熱解工藝。其中熱解工藝因?yàn)榘踩愿?，其?yīng)用更廣。在采用尿素?zé)峤夤に嚨腟CR脫硝系統(tǒng)中，尿素溶液在熱解的過程中，熱解爐中可能會出現(xiàn)一些沉積物，從而降低尿素利用率，影響脫硝效率，情況嚴(yán)重時(shí)會影響SCR脫硝系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文對該工業(yè)鍋爐尿素?zé)峤庀到y(tǒng)的沉積物進(jìn)行采樣分析，并提出清除沉積物的方案。

關(guān)鍵詞：SCR脫硝;尿素?zé)峤?形成原因

一、引言

SCR煙氣脫硝技術(shù)的還原劑主要有液氨，氨水及尿素。液氨和氨水在脫硝系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛，但其具有強(qiáng)腐蝕性，運(yùn)輸與儲存均存在安全隱患。尿素是一種穩(wěn)定、無毒的固體物料，便于運(yùn)輸與儲存。尿素制氨工藝包括水解法和熱解法2種。水解法是將尿素以水溶液的形式加以分解，水解產(chǎn)生的酸性物質(zhì)會腐蝕電廠設(shè)備，且水解生成的縮二脲及其它縮合物難溶于水，會造成尿素水解系統(tǒng)堵塞。熱解法不易產(chǎn)生中間聚合物，且噴入煙道的氨氣溫度約為300℃，對SCR裝置入口煙氣溫度的影響很小，采用爐內(nèi)低NOx燃燒器與爐后SCR脫硝相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)NO2減排。SCR脫硝還原劑采用尿素?zé)峤夤に?，該鍋爐煙氣脫硝系統(tǒng)投運(yùn)初期，尿素?zé)峤庀到y(tǒng)中出現(xiàn)大量沉積物，不僅降低了尿素利用率，還嚴(yán)重影響脫硝系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。本文對該鍋爐尿素?zé)峤庀到y(tǒng)的沉積物進(jìn)行采樣分析，并提出多種預(yù)防或清除沉積物的方案。

二、溶解性及重結(jié)晶試驗(yàn)

根據(jù)溶解度試驗(yàn)，采用一定量的沉淀物樣品，進(jìn)行水中冷卻和過濾工作，在結(jié)晶試驗(yàn)時(shí)，要取少量樣品溶解，并且進(jìn)行過濾工作，在測量前必須加熱過濾液，以達(dá)到調(diào)查溶解度和中間結(jié)晶試驗(yàn)結(jié)果的目的，從中可以看出，采樣點(diǎn)大部分不溶性物質(zhì)是粉末型固體，并且容易發(fā)生熱分解，沉淀物樣品中不溶性物質(zhì)比例較高，鍋爐中的沉淀物樣品在熱分解爐和烘焙爐中可獲得粉末狀固體。

三、元素組成

用分離水或鹽酸溶解三個(gè)樣品，分析無機(jī)元素的含量，我們也可以看出，三個(gè)樣品的無機(jī)元素種類和含量都很低，元素的熱分解過程伴隨著一系列的中間反應(yīng)，如聚合反應(yīng)和聚解反應(yīng)，沉積物被認(rèn)為是元素?zé)峤膺^程中可能的有機(jī)中間體。

四、紅外光譜分析

用紅外光譜分析了沉淀物質(zhì)的官能團(tuán)結(jié)構(gòu)，根據(jù)研究結(jié)果，我們可以明確的得知，中晶物質(zhì)的紅外光譜與三聚氰酸相似，三個(gè)采樣點(diǎn)的樣品的紅外光譜也相同適用，熱解爐中的不溶物留在兩個(gè)波長相等的 吸收振蕩器中，這可能是由于三聚氰酸中存在大量氣體，可能是由于吸收振蕩器桿向高波數(shù)方向移動，芳烴等元素的熱分解也會產(chǎn)生三聚氰胺化合物，這對催化劑有負(fù)面影響，這可能是三聚氰酸中羰基被C=NH取代生成了三聚氰酸一酰胺，三聚氰酸和三聚氰酸一酰胺的共振體中C=N使其吸收振動峰向高波數(shù)移動，對尿素?zé)峤夤に囇芯恳舶l(fā)現(xiàn)，熱解過程中會產(chǎn)生三聚氰胺類化合物，當(dāng)熱解樣品保存一定時(shí)間時(shí)，會出現(xiàn)大面積的峰值。

五、質(zhì)量分析

根據(jù)相關(guān)調(diào)查結(jié)果顯示，以三聚氰酸或三聚氰酸為原料的材料與以三聚氰酸為原料的材料相同，沉淀物 采樣點(diǎn)的樣品保存時(shí)間會在一定時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)兩座山峰，，通過質(zhì)量分析，樣品棒的保存時(shí)間分別比較 ，分別是三聚氰酸和氣相色譜質(zhì)量分析，樣本為三聚氰酸、乙二醇、三聚氰酸、三聚氰酸的混合物，有三種元素在熱解過程中產(chǎn)生。

六、熱分析

通過對沉淀物和中結(jié)晶物質(zhì)的熱分析，我們可以知道 ，在熱分解溫度達(dá)到一定高度后，晶狀體材料的熱分析曲線中出現(xiàn)吸熱棒，并且出現(xiàn)最大失重率，為溫度和熱分解產(chǎn)物，在一定的溫度之間的網(wǎng)格試驗(yàn)體和熱解試驗(yàn)體均出現(xiàn)吸熱棒，失重也會達(dá)到一定的高值，吸熱棒在一定溫度以下生產(chǎn)元素，在超出規(guī)定溫度之后，以上的三聚氰酸的分解溫度要控制在一定范圍之內(nèi) ，這與熱分析曲線中吸熱峰的熱解度區(qū)間一致。尿素在高溫環(huán)境下熱解為NH2和氰酸（HCNO），HCNO再經(jīng)過一系列的反應(yīng)生成聚合體，高溫分解為NH3和異氰酸酯，通過一系列反應(yīng)成為三位一體，熱解溫度過高，可分解成三個(gè)復(fù)雜成分，降低氨氣的傳輸速度。

七、沉積物成分分析

根據(jù)紅外線光譜和質(zhì)量光譜和熱分析，這些元素在分解過程中可以生成三聚氰酸等三等聚合物，三聚氰胺化合物。根據(jù)測定儀的含量，我們可以得知 熱分解爐的沉淀物樣品的主要成分是三聚氰酸和其他三聚氰酸或三聚氰酸聚合物，屬于水不溶性物質(zhì)，除了檢測出的兩種元素，剩下的是三聚氰胺聚合物。

八、處置措施

為了提高元素?zé)峤獬恋砦锏娜芙庑院蜔峤庑?，有效地防止體系的熱解流動，除此之外，元件溶液的制造和整體現(xiàn)象由計(jì)量協(xié)調(diào)裝置保證原料熱解爐溫度，熱解爐溫度高，操作方便，長時(shí)間熱風(fēng)條件下，當(dāng)溫度下降時(shí) ，準(zhǔn)確測量了熱分解爐的溫度變化，并進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，通過延長管道等主要元器件和外保溫材料的使用時(shí)間，以提高進(jìn)口氨氣的溫度，以有效地確定了氨的保留，熱解和鍋爐管道熱解過程中的低溫結(jié)晶，避免溫升發(fā)生熱解，壓縮空氣和雜質(zhì)含量高，碳鋼壓縮空氣管采用不銹鋼材質(zhì)，增加單噴嘴進(jìn)氣量，增加部件噴嘴出口壓力，測量時(shí)增加氣源，噴嘴噴射壓力不穩(wěn)定。該脫硝熱解爐尿素噴槍霧化風(fēng)與脫硝聲波吹灰器共用一路氣源，當(dāng)聲波吹灰器工作時(shí)，氣源壓降較大，導(dǎo)致尿素噴槍霧化壓力不穩(wěn)定，且該氣源含雜質(zhì)較多。建議將尿素噴槍霧化風(fēng)改為儀用風(fēng)壓縮空氣，以有效保障霧化風(fēng)的穩(wěn)定性和清潔度。

九、結(jié)束語

在某機(jī)組SCR裝置導(dǎo)流板優(yōu)化布置的基礎(chǔ)上，通過優(yōu)化噴氨格柵設(shè)計(jì)，提高了SCR系統(tǒng)中煙氣分布和氨濃度分布的均勻性。減小噴氨格柵噴孔直徑，增加噴孔數(shù)量，有利于NH與煙氣均勻混合，但會增加加工成本。綜合考慮2種因素，最佳噴孔直徑取30mm較為適宜，隨著噴氨格柵區(qū)噴氨速度差的增大，NH濃度偏差先減小后增大。

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