一種協同除塵的脫硝工藝
節能環保
作者：吳振山 鮑倩 任鵬程
摘要：玻璃、火電等行業脫硝問題多，傳統治汙技術很難達到優良的脫硝指標。文章闡述了一種協同治汙工藝技術，通過高溫LP濾芯除塵與中高溫SCR脫硝技術的組合，彌補了含塵脫硝或低溫除塵工藝裝置技術缺陷。新工藝裝備除塵效率高，節能降耗顯著，還原劑混合效果好，脫硝效率高，催化劑使用壽命長，真正實現了高溫下的協同脫硝除塵。
關鍵詞：高溫除塵；SCR脫硝；除塵脫硝一體化；LP濾芯；陶瓷膜；協同除塵 文獻標識碼：A
中圖分類號：X703 文章編號：1009-2374（2015）23-0104-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.23.053
某浮法玻璃企業采用天然氣燃料生產平板玻璃，廢氣中NOX含量2000～2300mg/m3、SO2濃度2000～2800mg/m3、粉塵200～600mg/m3，2013年10月該企業新上中溫SCR脫硝裝置一套，投運後2～12天，脫硝催化劑床層壓差快速增加，窯爐尾排風機電流急劇增大，脫硝效率從70%～85%降到20%～30%，還原劑利用率降到40%以下，氨逃逸嚴重，運行半個月，切換到SCR脫硝塔旁路係統進行維修。經過一年多的改造，脫硝設備依然不能長期穩定運行。無獨有偶，火電行業規模大，NOX產量多，脫硝任務重，2012年以來，國內舉辦的火電行業技術交流會中，都會設計降低SCR脫硝係統運行費用問題以及如何有效避免脫硝運行後空預器頻繁堵塞事故的發生。
1 問題歸納
玻璃熔煉過程溫度高，單位產品NOX排放量大，脫硝壓力重。分析其原因在於上述玻璃窯在脫硝前未進行除塵，玻璃生產過程中的粉塵幾乎都是堿金屬或堿土金屬。堿金屬、堿土金屬粉塵能使SCR脫硝催化劑中毒，直接降低催化劑的有效活性當量，進而導致脫硝效率偏低。2011年《火電廠大氣汙染物排放標準（GB 13223-2011）》頒布後，行業內脫硝問題開始廣泛暴露出來。產生上述現象的另一個原因在於工況劇烈波動時，局部易形成低溫環境，在低溫下煙氣中的粉塵、高濃度SO2/SO3、高濃度逃逸氨以及水蒸氣易形成糊狀物質，進而黏附更多的粉塵，導致SCR催化劑床層堵塞、空預器堵塞等，致使係統阻力升高，甚至是影響正常生產。
2 解決方案
衡量脫硝工藝裝備性能優劣的三個重要指標分別為脫硝效率、氨逃逸率、對工況係統的影響率。脫硝前待脫硝氣體與還原劑混合均勻、脫硝時待脫硝氣流速度分布均勻、脫硝前待脫硝氣體中沒有粉塵等都能大幅提升脫硝效率、降低氨逃逸率，進而降低脫硝係統對整個工況係統的影響率。要滿足上述三個條件，改進措施有：（1）改進現有的噴氨混風模式、脫硝前預留充足的混風時間；（2）盡可能降低待脫硝氣體穿過脫硝催化劑床層的速率；（3）脫硝前對待脫硝氣體進行高效除塵；（4）盡可能增加脫硝催化劑量等。受當前技術、資金的限製，上述四項措施通常難以被實現：（1）若延長混風時間，無論是增大管道橫斷麵積還是延長管道長度，都會增加設備投資，如增加催化劑用量也會大幅增加設備投資，實際操作中都很難實現；（2）待脫硝氣體往往含有大量粉塵，為降低脫硝催化劑被粉塵堵塞的速率，待脫硝氣體穿過催化劑床層時需要保持一定的速率，一般在4～6m/s之間甚至更高，高流速下，溝流、偏流程度加重；（3）目前市場上尚未發現能在高溫或中溫SCR脫硝溫度範圍內高效處理含塵煙氣的工藝技術。因此要從根本上解決問題，需走協同治汙技術路線。
3 實施細則
設計一台高溫除塵設備，以除塵器為母體，將SCR脫硝催化劑植入除塵設備淨氣室中，高溫下除塵，除塵脫後脫硝，一步實現粉塵及NOX的超低排放。
3.1 工藝流程描述
含塵和含氮氧化物（NOX）的廢氣進入混合氣進風通道，與還原劑噴槍噴出的還原劑進行初步混合形成混合氣，還原劑的流量通過原煙氣前端NOX檢測信號以及煙氣溫度信號進行控製。
混合氣從灰鬥的中上部進入除塵室，先在灰鬥入口處發生流速與流向的快速改變，再在除塵室內發生流速與流向的改變，而後從LP濾芯的外表麵進入其內部空腔，透過的混合氣體沿LP濾芯的內部空腔上升並穿過花板進入催化劑床層。煙氣中的粉塵被截留在LP濾芯外表麵。當LP濾芯內外壓差升到設定值時，係統啟動再生模式，低壓壓縮氣流在極短的時間內由脈噴管上的脈噴嘴射入到LP濾芯的內部空腔，使LP濾芯內部空腔形成正壓，將附著在LP濾芯外表層的粉料吹落，粉料在自身重力作用下落入灰鬥，再經過灰鬥下料器輸送到灰庫；透過LP濾芯的氣體，垂直進入淨氣室，並自下而上穿過催化劑床層，在SCR脫硝催化劑的作用下，NOX與NH3發生氧化還原反應，生成無毒的N2和H2O，生成物與未參加反應的物質一起在淨氣室的上部彙集，從淨氣出風口中離開裝置，完成煙氣的除塵、脫硝任務。