石化設備脫硝改造中的問題及解決方法

江遠軍

寧波連通設備集團有限公司 浙江 寧波 315200

引言：

一般來說SCR脫硝原理是指在煙氣和氨氣混合后，通過催化劑催化，將煙氣中的NOx轉化為N2，來達到脫硝的目的。

影響脫硝的效果的要素主要有以下幾點：

（1）SCR脫硝催化劑的催化效果。

（2）煙氣和氨氣的混合情況

（3）煙氣溫度和流速

（4）密封效果

而脫硝改造實際情況中會遇到以下的問題：

1 實物尺寸偏差和基礎沉降帶來的設備尺寸偏差

由于原石化設備制造時間比較早，受當時技術和圖紙保存的影響，導致原圖紙不完整，無法確認原尺寸。所以需測量實物尺寸。另外需準備與原設備接口偏差需做的調整方案或原材料。

我參與的幾個脫硝改造項目都遇到原設備接口尺寸與設備圖紙有誤差的情況，另外由于是外保溫，停爐前無法確定尺寸，需在停爐后測量并按實際結構修改。此處結構，建議使用在脫硝設備的接口面上增加角鋼法蘭面。只要接口的尺寸在法蘭面的范圍內即可焊接。類似情況可以解決大部分接口的尺寸偏差問題。

2 脫硝改造項目的工期一般都有限制，因為一般改造都在停爐大修時候進行，如果時間過長會影響業主收益，所以一般都要求保證現場施工周期盡可能的短。

故脫硝設備應盡可能的模塊化制造，對應脫硝反應器設計時應注意：1.襯里設計為內保溫結構，用陶瓷纖維毯或者巖棉的結構有利于模塊運輸。2.分界面處為槽鋼分界面，用螺栓連接，另外用陶瓷纖維帶密封，內側密封焊接（或者外側用密封膠）。3.煙氣導流片也成模塊化供貨。

3 眾所周知，催化劑是有有效期的，一般使用壽命在2年左右。所以，需要考慮催化劑的更換。而催化劑的吊裝受現場情況影響很大。

有些脫硝設備附近空間合理可以用吊機直接吊裝就位，但是有些情況不能用吊機，尤其是在設備均已安裝就位的情況下，現場沒有足夠的空間供吊機使用，所以一般在脫硝反應器上需要預留催化劑吊裝梁，然后通過起升設備將催化劑模塊吊裝到催化劑安裝平臺，再安裝就位。

4 而催化劑吊裝到催化劑安裝平臺后，安裝到脫硝反應器內部的方式對催化劑模塊更換的效率影響很大，也是在設計時需要考慮的問題。

一般催化劑生產廠商考慮到現場方便安裝設計催化劑模塊時是設計為500*500的小模塊，重量70kg，可供2個人現場直接搬運，但是，考慮到這種情況下，催化劑模塊數量比較多，導致搬運和后期密封比較麻煩。另外由于催化劑安裝好后，在安裝密封過程中需要工人爬上催化劑上表面，而催化劑受材質所限，一般不能直接承受工人重量。

所以建議將催化劑模塊進行模塊化嗎，即將多個催化劑通過鋼結構整合成一個大模塊，大模塊本身可以在車間內完成施工，并做好小模塊之間的密封，另外注意設計好吊耳，方便安裝。這樣模塊的安裝數量和密封分界面數量就減少了，對應現場更換的的工作量減少，有利于提高更換效率。而且大模塊本身由鋼結構加工，自身能承受壓力，而且在模塊鋼結構上面鋪好木板，方便工人在上面走動施工。當然這種情況下由于成為整體模塊，重量大就不是光靠人工可以搬運，這時需要用液壓板車搬運。注意在設計催化劑支撐平臺時需要考慮液壓板車的使用。

5 催化劑密封要求，為保證氨逃逸率符合要求，在設計設備時，需要保證不能存在煙氣短路的情況，故對催化劑位置的密封要求很高。

故催化劑模塊和催化劑支撐平臺之間，催化劑模塊與催化劑模塊之間，催化劑模塊和反應器側墻之間都需要密封。為保證密封效果，一般建議這些位置考慮設計兩道密封結構，分別在催化劑頂部和催化劑底部。可以考慮通過陶瓷纖維帶，陶瓷纖維毯或者導流板等結構，但是這些密封帶在現場施工時很容易漏掉，尤其是在催化劑模塊和催化劑支撐平臺之間的密封陶瓷纖維帶需要在催化劑模塊安裝前安裝好，可以用膠帶先固定在平臺上。

6 在襯里施工中遇到很多個問題。這邊分別介紹一下相關情況。

考慮到模塊化發貨和提高耐沖刷效果，文章介紹的保溫結構為陶瓷纖維毯+不銹鋼封板。這種結構安裝需要注意幾個問題：

首先這種情況不銹鋼封板的安裝順序需要逆著煙氣流動方向，這樣可以保證順著煙氣流向，前一塊封板壓在后一塊封板上，不會有煙氣順著封板之間的間隙直接進入襯里內。

其次不銹鋼封板之間不允許焊接，因為符合催化劑反應條件的煙氣溫度一般為320～400℃,因此需要考慮不銹鋼封板受熱膨脹量。故單塊不銹鋼板形狀建議為邊長1.2m左右的正方形，一方面考慮到市場上不銹鋼封板的常規尺寸，節約材料，另外一方面就是考慮膨脹量。

另外在項目執行過程中，發現襯里擋板上的螺母在運輸過程中容易掉落，故建議在出廠前將螺母和螺栓點焊，以破壞螺紋。注意分界面附近一排錨固釘螺母現場需要調整，不能在廠內點焊固定。

7 除了襯里施工問題，還有就是襯里施工后設備表面部分位置超溫的情況。超溫原因主要有幾種情況：

（1）由于脫硝設備內部有大量的導流板，催化劑支撐結構，吹灰器支撐結構等。這部分的結構都需要在設備本體上生根。而這些生根的位置比較容易出現溫度超溫的情況。建議對于這些位置，首先所有支撐外部都通過一層陶瓷纖維毯與煙氣中的鋼結構隔離，而且組裝后的間隙中都塞滿陶瓷纖維的散棉。

（2）在內外保溫對接位置覆蓋不到位導致超溫，因為一般舊爐子的余熱回收部分一般是按外保溫設計，而脫硝模塊為內保溫，所以存在內外保溫分界面，內外保溫的重疊部位一定要大于襯里厚度，另外分界面處包裹在外保溫內側的鋼結構一定盡可能簡單，防止把熱傳導到外側。