催化煙氣余熱鍋爐增加脫硝模塊運行評價

馮明信，魯晨

（中國石油慶陽石化分公司，甘肅 慶陽 745002）

1 引言

慶陽石化公司運行一部催化裝置現有2臺模塊式余熱鍋爐，2臺余熱鍋爐均由上海寧松熱能工程有限公司設計制造，根據全公司蒸汽平衡需要，2臺余熱鍋爐均設置有中壓過熱器、低壓過熱器、省煤器及給水預熱器，未設置蒸發器。其中，原余熱鍋爐（B-601A）于2013年4月17日建成投用，余熱鍋爐最大過熱能力140t/h，無脫硝模塊。煙氣脫硝余熱鍋爐（B-201）于2015年12月31日隨煙氣脫硝裝置建成投用，該余熱鍋爐在中壓低溫過熱器（上）與低溫過熱器（下）之間設置SCR脫硝反應器，垂直反應器安裝2層催化劑，具有脫硝功能。目前，原余熱鍋爐（B-601A）煙氣負荷為20%～25%，脫硝余熱鍋爐（B-201）煙氣負荷75%～80%，排煙溫度控制在175～185℃，催化煙氣NOx濃度年平均值為69mg/m3。

2 設計條件基礎數據

煙氣流量為225000Nm3/h(wet)，反應器入口煙氣溫度為370℃，煙氣壓力為4.22kPa，煙氣組成N2為74.13mol%，CO為212.66mol%，H2O為10.09mol%，CO≤100mg/Nm3，O2為3.0mol%，SO2為 300～700mg/Nm3(dry)，NOx 為 360mg/Nm3(dry)，顆粒物為80～200mg/Nm3(dry)。

3 改造目的

目前存在環保排放超標風險，脫硝余熱鍋爐運行后期隨著催化劑的吸附沉積，省煤器結鹽，催化煙氣系統壓降持續增大[1]，脫硝余熱鍋爐不能滿足“四年一檢修”的目標，催化裝置運行期間需要切出檢修，期間煙氣出口NOx排放超標，影響煙氣達標排放。

原余熱鍋爐增加脫硝模塊以后，其中一臺余熱鍋爐出現問題時（壓降持續增大、省煤器泄漏等），問題余熱鍋爐切出檢修，不影響催化裝置的煙氣排放達標。

現脫硝鍋爐SCR反應床層催化劑設計使用3年，與“四年一檢修”目標不相符，催化劑更換期間煙氣不能達標排放，裝置存在停工風險。

目前2臺余熱鍋爐運行，原余熱鍋爐（B-601A）煙氣負荷約20%～25%，脫硝余熱鍋爐（B-601）煙氣負荷約75%～80%，余熱鍋爐符合較小，爐體散熱損失增大，2臺余熱鍋爐取熱效果差。

4 余熱鍋爐增加脫硝模塊建設情況

余熱鍋爐增加脫硝模塊本體改造由上海寧松熱能環境工程有限公司設計，項目工藝配管由華東設計院有限公司設計。由于脫硝工藝的煙氣溫度要求為320～400℃，而現鍋爐正常工況下低溫過熱器（上）模塊入口煙溫為440℃左右，低溫過熱器（下）模塊入口煙溫為378℃左右，故將1個脫硝噴氨模塊和2個脫硝反應模塊布置于此2個模塊之間。結合現余熱鍋爐情況及周邊場地，本次改造的具體措施為：①拆除原余熱鍋爐所有鋼架的立柱、橫梁、平臺梯子及相關汽水連接管道，保留進出口煙道、全部換熱模塊設備、脈沖激波吹灰器及附屬測點等設備；②重新布置余熱鍋爐的基礎及鋼構，新立的鋼構基礎與原鍋爐基礎位置不變，新立的鋼架相比原鋼架高度拔高約9950mm，在鍋爐南側再立3根立柱（新設計土建基礎），搭接橫梁以支撐平臺梯子，并與鍋爐構架連成一體，同時將立柱和橫梁材質由Q235B升級為Q345B，并根據新的土建基礎條件對原基礎進行加固；③煙氣水封罐出口進余熱鍋爐的煙道需相應拔高約9950mm，與改造后的余熱鍋爐入口煙道對接；④重新布置余熱鍋爐各換熱設備模塊，用連接煙道及煙道膨脹節將各設備連接起來，改造后的煙氣流程為煙氣從原余熱鍋爐入口煙道（利舊）進入后，依次經過高溫過熱器（利舊）、低溫過熱器（上）（利舊）、脫硝噴氨模塊、脫硝SCR反應器模塊（上）、脫硝SCR反應器模塊（下）、低溫過熱器（下）（利舊）、低壓過熱器和高溫省煤器（利舊）、低溫省煤器（上）（利舊）、低溫省煤（下）（利舊）和出口煙道（利舊）；⑤根據改造后的各設備位置，重新合理布置平臺梯子，以便于設備的安裝及后續余熱鍋爐的操作、巡檢；⑥重新安裝各模塊間及各模塊與余熱鍋爐系統外的設備連接的汽水管道；⑦重新安裝各模塊的脈沖激波吹灰器及各儀表測點等相關附件。

5 脫硝模塊運行情況及主要經濟技術指標

余熱鍋爐增加脫硝模塊項目于2018年11月完成，11月中旬與催化裝置同步開工運行，投用后各項技術指標滿足設計要求。目前，2臺余熱鍋爐脫硝模塊都可以噴氨，2臺余熱鍋爐達到互為備用的目的。新增脫硝模塊主要經濟技術指標如下：煙氣流量設計為226500Nm3/hr，實際值為252654Nm3/hr；噴氨反應溫度設計為370℃，實際為350℃；NOx設計為≤100mg/Nm3（干基），實際為90mg/Nm3（干基）；氨逃逸設計為＜3ppm，實際為0.1ppm；總脫硝效率設計為≥72%，實際為87%。

6 結語

通過以上數據綜合評價，余熱鍋爐增加脫硝模塊投用后，進口煙氣量最大可以達到300000Nm3/hr，進口NOx濃度最高達到580mg/Nm3（干基），出口控制在50～150mg/Nm3，為了減少結鹽及降低污水氨氮含量，目前控制在150mg/Nm3，氨逃逸約3ppm，脫硝效率最大可以達到80%以上。綜合評價，投用后完全滿足設計要求。