摘要：本文從低溫SCR脫硝工藝的流程、設計和運行的要點及脫硝系統(tǒng)的協同治理能力等幾個方面進行闡述，為相關從業(yè)者提供一些思路。

關鍵詞：燒結煙氣；低溫SCR；濕法脫硫；冷凝脫水

引言

本文針對濕法脫硫后配置低溫SCR脫硝系統(tǒng)的工藝路線，從工藝流程、設計及運行過程中的關鍵要點和低溫SCR脫硝的協同治理能力等幾個方面進行闡述，為低溫SCR脫硝技術能夠進一步推廣應用，提供一些措施和建議。

1燒結煙氣的排放現狀

燒結生產過程中產生的煙氣主要含有粉塵、SO2、NOx、CO、二噁英等多種污染物，其中粉塵濃度約10g/Nm3左右，SO2濃度1000～3000mg/Nm3，NOx濃度200～400mg/Nm3，CO濃度5000～10000ppm，二噁英約1～3ng-TEQ/Nm3；煙氣的氧含量約15～18%，含濕量約7～13%，煙氣溫度約120～180℃；且受生產原料和工況的影響，煙氣量、煙氣溫度和污染物濃度波動較大[1]。按靜電除塵+石灰-石膏法脫硫+濕式電除塵+低溫SCR脫硝的煙氣治理工藝路線，經兩級除塵和濕法脫硫后的煙氣粉塵濃度可控制在10mg/Nm3左右，SO2濃度可控制在35mg/Nm3以下。其煙氣溫度一般在50～55℃，煙氣含濕量將增加到15%～20%，煙氣中除含有NOx，還有少量的SO2、SO3和經過濕法脫硫時夾帶的可溶性鹽霧滴等。該煙氣在進入低溫SCR脫硝系統(tǒng)前，為減少煙氣中SOx和水分等對脫硝系統(tǒng)的影響，需對其進行冷凝脫水和加熱升溫等預處理。

2濕法脫硫后配置低溫SCR脫硝的工藝流程

常規(guī)的低溫SCR脫硝系統(tǒng)主要包括：脫硝反應所需的反應器、催化劑等；煙氣升溫所需的回轉式煙氣換熱器和煤氣加熱爐及混煙加熱裝置等；還原劑供應所需的氨水儲存、輸送、稀釋汽化及噴氨裝置等；克服系統(tǒng)阻力配套的增壓引風機和系統(tǒng)運行所必需的分析儀表、控制及電氣設備等。針對濕法脫硫后的低溫SCR脫硝系統(tǒng)，在上述設備配置的基礎上，還增加了煙氣冷凝器、野風引入擋板門及煙氣切入擋板門等。當脫硫入口的煙氣溫度在140℃以下時，經濕法脫硫和濕式電除塵后，煙氣溫度一般在50～55℃，經冷凝脫水后煙溫降至45～50℃，后進入回轉式GGH由脫硝后的280℃凈煙氣換熱逐步升溫至240～245℃，再經煤氣熱風爐加熱升溫至280℃，通過SCR脫硝催化劑完成脫硝反應，脫硝后的凈煙氣由GGH降溫至80～85℃后排入大氣[2]。

3低溫SCR脫硝設計及運行過程中的幾點關鍵

3.1煙氣的冷凝脫水

煙氣冷凝脫水一般采用間接換熱降溫冷卻的方式。采用氣水換熱器，冷卻水走管程對殼程煙氣進行吸熱降溫。煙氣中的飽和水蒸氣隨著煙溫下降而凝結析出，同時會附著少量可溶性硫酸鹽及超細粉塵等。冷凝水呈酸性，PH值在3～4，進行簡單PH調節(jié)后，用于濕法脫硫的除霧器沖洗和石灰制漿。吸熱升溫后的冷卻水進入配套冷卻塔進行降溫冷卻，循環(huán)利用[3]。但需對冷卻水進行定期補水和加藥，以保證其循環(huán)水量和水質。脫硫后的低溫濕煙氣具有極強的腐蝕性，冷凝器的煙氣接觸側一般選用氟塑料或2205雙相不銹鋼等材質。

3.2煙氣的加熱升溫

脫硝系統(tǒng)運行一段時間以后，催化劑表面微孔內會存有少量NH4HSO4等硫氨鹽，占據催化劑表面的活性位。NH4HSO4的熔點為147℃，沸點為350℃，在低溫脫硝180～300℃的運行條件下，以熔融態(tài)存在的NH4HSO4對催化劑活性的危害不可避免。為此，可在燒結減產期間，階段性提高脫硝催化劑運行溫度至350℃以上；或在燒結停產期間，引入野風空氣并加熱至350℃以上，促使催化劑表面的NH4HSO4汽化，恢復催化劑的表面活性，延長催化劑化學壽命。催化劑熱解析風量按脫硝系統(tǒng)全負荷運行時煙氣量的50%進行設計，熱解析過程一般維持12～24h，熱解析周期一般為半年[4]。

3.3低溫SCR脫硝催化劑運行溫度的選擇

在以NH3作為還原劑時，與中高溫SCR脫硝相比，低溫SCR脫硝催化劑運行過程中更容易產生硫氨鹽。因此，低溫SCR催化劑的運行溫度主要取決于煙氣中的SOx濃度。目前國內已投入商用的低溫脫硝催化劑運行溫度一般選擇在180～300℃。比如垃圾焚燒鍋爐煙氣經SDA半干法脫硫及除塵后，SO2濃度在5～10mg/Nm3，其低溫脫硝催化劑運行溫度選擇在180～230℃；焦爐煙氣經SDS干法脫硫及除塵后，SO2濃度在5～30mg/Nm3，其低溫催化劑運行溫度選擇在250～270℃；寶鋼4#燒結機和常州中天550m2燒結機等機頭煙氣經CFB/SDA半干法脫硫系統(tǒng)后，SO2濃度在30～50mg/Nm3左右，其低溫催化劑運行溫度選擇為280℃。

3.4還原劑NH3的逃逸率控制

（1）采用矩陣式噴氨格柵和配套靜態(tài)渦流混合器使氨氣與煙氣充分混合，保證煙氣進催化劑前的絕對氨氮混合濃度偏差<±5%；

（2）設計導流板和均流格柵等，進行全煙氣流程的流場模擬，保證進催化劑前的絕對煙氣速度差<±10%；

（3）采用噴射型高溫煙氣混合加熱裝置，確保熱風爐的高溫煙氣與待脫硝的原煙氣進行充分對流混合，保證進催化劑前的絕對煙氣溫度差<±5℃；

（4）實時監(jiān)控催化劑運行溫度，調節(jié)熱風爐煤氣量，保證催化劑的運行溫度在280±5℃；

（5）根據脫硝入口煙氣量和NOx初始濃度，結合脫硝出口的NOx排放濃度和NH3逃逸量，采取程控或手操的方式，實時調節(jié)控制NH3的用量[5]。

3.5催化劑及換熱器的防堵措施

造成催化劑和回轉式GGH堵塞的主要原因是逃逸的NH3與煙氣中的SOx反應生成硫氨鹽，以熔融狀態(tài)粘結在催化劑和換熱片表面，并粘附煙氣中的粉塵，最終在催化劑和換熱片表面形成搭橋，從而堵塞催化劑和換熱器的通道。除上文所述的降低煙氣中SOx含量、保證運行溫度、控制氨逃逸率等措施，從源頭控制硫銨鹽的生成外，在催化劑上部和在回轉式GGH的上部加裝清灰裝置，定期對催化劑和換熱片表面進行清理保護也很重要。催化劑的吹灰器一般選用半伸縮式耙式吹灰器，吹灰介質為加熱后的N2或壓縮空氣；回轉式GGH的吹灰器一般選用伸縮集成式吹灰器，同時攜帶氣體噴嘴和高壓水噴嘴[6]。

4結論與建議

低溫SCR脫硝技術完全可應用于濕法脫硫后的煙氣脫硝。通過采取煙氣冷凝脫水、對脫硝系統(tǒng)進煙氣前的熱備和煙氣逐步置換空氣進行煙氣預熱等措施，可有效提高脫硝系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性；通過定期對催化劑進行熱解析，可有效緩解硫氨鹽對催化劑的影響，延長催化劑的使用壽命。低溫催化劑選擇280℃的運行溫度，能夠同時保證較高的脫硝和脫二噁英效率。通過控制脫硝后凈煙氣的排煙溫度，還可協同實現煙氣“脫白”。