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关于SNCR脱硝工程改造案例分析

  2016-10-30

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自SNCR脱硝技术引入以来,目前全国已采用了近千套SNCR脱硝装置。受制于环保公司设计能力和部分从业人员对化工技能相对薄弱的影响,SNCR脱硝系统工艺装备性能频频失利。随着国家环保力度加大,2016年至2018年将是众多已采用SNCR脱硝装置改造的高峰期,通过三个典型SNCR脱硝装置改造实例加以阐述。
 
1NOx不达标排放项目
 
1.1项目情况
 
2013年5月,江苏某5000t/d水泥熟料生产线新采用1套SNCR脱硝装置,项目投运后,NOx一直不能稳定达标排放,无法满足环保验收。2014年11月9日~11月23日进行为期2周的技术改造,该生产线实现了NOX的稳定达标排放。
 
1.2问题分析
 
(1)存在的问题。通过现场调研,该SNCR脱下装置主要存在7类问题。
 
①NOx不能稳定达标排放,不能满足环保验收。
 
②还原剂有效利用率偏低,低于正常值10%~20%。
 
③脱硝设备运行时,系统煤耗明显增加。
 
④设备运行不稳定,喷射系统时常堵塞。
 
⑤现场工作环境恶劣,氨味重。
 
⑥脱硝设备运行时,偶尔会出现NOx浓度不降反增现象。
 
⑦现场管理混乱,操作人员对脱硝系统不熟悉。
 
(2)出现问题的原因。通过实地观察分析,存在以上问题的原因主要有5点。
 
①原脱硝工艺系统设计缺陷。如喷射系统自动调节程度低,不能及时调节各喷枪中还原剂流量,导致NOx不能稳定达标排放。
 
②喷枪均布置不合理,无温度反馈,不能及时判断喷氨点的温度情况,致使还原剂有效利用率偏低。
 
③还原剂浓度选取太低以及喷枪安装法兰漏风严重,使窑系统煤耗明显增加。
 
④氨储罐及氨储罐呼吸阀都安装在室内,不利于缓释气体的扩散。
 
⑤企业脱硝项目组中没有一名化工专业人员,操作人员对SNCR化工工艺理解能力不足,不能很好的驾驭脱硝工艺系统。
 
1.3改造措施
 
针对以上分析结果,采取如下5项措施,实现了该SNCR脱硝系统的优化,改造前后主要设备情况见表1。
 

 
 
 
 
 
①增加2只喷枪,重新布置喷枪位置,将7只喷枪分成两组,将原单一平面布置改造成双层锯齿状分布,同时增加一对还原剂流量调节阀,进行分层控制见图1。
 
 
 
②适当提高还原剂浓度,同时在喷枪接头使用密封垫片,减小漏风量。
 
③将原氨储罐换呼吸阀布置到室外,降低室内氨浓度。
 
④增设两组测温装置,实现喷氨与温度的连锁控制。
 
⑤对企业脱硝操作人员进行现场培训、现场操作考核、笔试考核,同时为操作人员提供处理类似事故的模拟光盘1份。
 
1.4改造后性能分析
 
脱硝工艺装备改造后,在当地环保部门的见证下,经过连续24h+72h检测,氮氧化物排放符合当地环保要求。改造前后数据对比见表2。
 
 
由表2可知,在工艺设备改造后,虽然实现NOx的稳定达标排放,但是依旧存在其它问题,如还原剂的有效利用率依然不高,还有10%~15%的提升空间;系统煤耗理论上可以不增加,还有降低的余地;人为氨损依旧没能彻底解决等。
 
2氨“泄漏”项目
 
2.1项目介绍
 
2013年7~8月份,某集团公司下属的两套SNCR脱硝装置的储氨系统长期发生氨“泄漏”,氨损严重,设备使用方与设备设计方进行多次交涉,依旧没能解决问题。
 
分析其原因,2013年7~8月份,华东地区持续高温,该集团公司的2套SNCR脱硝装置均处在华东地区。数据分析,这2套脱硝装置的氨储罐的罐体温度长期维持在28.3℃以上,罐内氨水蒸发量显著增大,大量含氨缓释气体直接通过呼吸阀排入大气;其次,氨储罐、喷射泵等都置于室内,仅在墙体同一侧开设一扇1.9m²的门和一扇2.5m²的窗,不利于气体扩散。

2.2改造措施
 
在征求业主同意后,我们分别拆除了2套SNCR脱硝系统储氨室的墙壁,仅保留顶部用于遮阳,同时将原有的4只传统呼吸阀更换为新型呼吸阀,2种呼吸阀对比情况。
 
(1)传统呼吸阀。由排气阀1、吸气阀2、吸气口3、排气口4、壳体5组成见图2。工作原理:当罐内介质的压力在呼吸阀的控制操作压力范围之内时,呼吸阀不工作,保持罐体的密闭性见图2-a;当罐内压力偏高时,排气阀开启,罐内缓释气体排到大气中,内外气压达到平衡后,排气阀关闭见图2-b;反之,吸气阀开启,大气进入罐内见图2-c。
 
 
(2)新型呼吸阀。由缓冲仓1、吸收器2、均压阀3等三大部分组成见图3。使用时,缓冲仓顶端通过管道连接到氨储罐顶部,吸收器浸入到吸收液中,当内外压差在允许范围时,设备保压见图3-a。当储罐内压力高于外界压力时,缓释气体通过吸收器过滤,不凝气体再排入大气见图3-b;反之,均压阀开启,外界大气通缓冲仓进入储罐见图3-c。
 


 
2.3改造后情况
 
围墙拆除后,现场氨浓度虽然有较大幅度的降低,但是周围下风向氨味依旧刺鼻;工艺改造后,解决了现场人为氨“泄漏”问题,得到了企业的好评。改造前后性能情况见表3。
 
 
2.4优缺点分析
 
新型呼吸阀设有氨吸收装置,可使缓释气体中的大部分氨被吸收液吸收,杜绝了氨的二次污染;吸收液通过氨回收系统返回脱硝系统,实现资源的回收与再利用,实现了节能减排。但其设备结构复杂,要求安装人员的素质高,不如传统呼吸阀安装便利。如果安装不合适,也会出现氨气泄漏现象。

3停车喷枪易堵塞项目
 
3.1项目概述
 
2013年8月,西北某某企业的1套SNCR脱硝系统,采取“一拖二”模式。脱硝设备投运的前3个月,性能一切良好。2号线燃料中掺有生物质燃料,同时配备了低氮燃烧器,氮氧化物排放浓度接近当地相关标准要求。2013年12月起,2号线脱硝系统开始实施间歇式运行,之后2号线喷枪经常出现堵塞现象,SNCR脱硝设计方多次更换喷枪、喷枪软管等也无济于事。2014年5月我们通过现场分析,对其进行工艺技术改造。
 
3.2技术分析及改造方案
 
(1)技术分析。SNCR脱硝系统停运时,管道内的氨不能及时被清洗掉,在喷枪、喷射软管以及对接法兰处易出现结晶物质,结晶物质富含铵盐,低温时铵盐不易分解并且容易吸附高熔点物质,造成脱硝喷枪或喷枪软管乃至输氨管道堵塞。
 
(2)改造方案。根据企业自身情况,我们对原脱硝工艺系统进行改造,将2号的脱硝工艺系统单独隔离开,分别在氨储罐B进喷射泵及软化水罐进喷射泵间新增1套气动截止阀,两阀间采取串联调节,信号来自2号线窑尾NOx检测仪,具体改造见图4,其中蓝色部分为新增区域。
 
 
3.3改造后性能分析
 
(1)实施效果。①项目2014年5月22日改造完毕,截止到发稿之日,尚未出现喷枪堵塞现象。②按照改造前平均堵塞1.5次/月计,年节约维修费用9360元。
 
(2)存在的不足。新增控制系统受NOx信号影响较大,需要定期对NOx仪表进行校正,如果NOx仪表输出信号出现负偏差而不能及时被校正,会出现脱硝系统在自动模式下无法启动,进而导致该线脱硝系统“崩溃”。
 
4小结
 
SNCR脱硝是个系统性工程,良好的工艺设备配上高素质的管理团队,才能使该系统取得最大的收益。通过该项目分析,我们可以得出:
 
(1)还原剂流量分组调节可显著提升SNCR脱硝效率,实现节能减排。
 
(2)喷枪分层布置和调节合适的还原剂浓度可有效降低脱硝系统对窑炉系统能耗的增加量。
 
(3)合适的工艺设备选型以及恰当的设计可有效改善SNCR脱硝现场环境。
 
(4)合理的控制系统可有效提升还原剂利用效率。
 
(5)提高设计人员及设备操作人员的化工工艺水平,可以显著提升SNCR脱硝设备的运行性能。
 
 

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