鍋爐煙氣脫硝專用溶液的開發

王 有，潘光耀

(山西蘭花科技創業股份有限公司田悅化肥分公司 山西晉城 048102)

鍋爐煙氣脫硝就是將鍋爐煙氣中的NOx通過化學、物理方法將其轉化為N2和H2O并釋放到大氣中的過程，從而降低NOx對大氣的污染。燃煤是我國NOx排放的最主要來源，其次是柴油和汽油，而我國的燃煤大戶來源于燃煤鍋爐，所以對鍋爐煙氣中NOx的治理成為整治NOx的主要課題。

目前，常用的煙氣脫硝還原劑為液氨和尿素溶解液。液氨是一種危險化學品，在運輸、儲存、使用等環節存在著較大的安全隱患。因國內的供應市場還沒有適宜濃度的尿素溶解液能滿足需要，故采用尿素溶解液作為鍋爐煙氣脫硝還原劑時，企業一般自行配置，但自配尿素溶解液在技術上不成熟，從而導致使用過程中出現尿素水溶液結晶、縮二脲和醛類以及不溶物等雜質含量過高、鈣鎂離子析出堵塞管路、濃度波動大等問題，制約了鍋爐煙氣脫硝裝置的正常運行。根據市場需求及各類鍋爐實際情況，山西蘭花科技創業股份有限公司田悅化肥分公司自主研制開發出鍋爐煙氣脫硝專用溶液。

1 鍋爐煙氣脫硝工藝

鍋爐煙氣脫硝工藝可分為干法、半干法和濕法三大類，干法包括選擇性非催化還原法(SNCR)、選擇性催化還原法(SCR)、電子束聯合脫硫脫硝法等，半干法有活性炭聯合脫硫脫硝法等，濕法有臭氧氧化吸收法、酸吸收法、堿吸收法、氧化吸收法、絡鹽吸收法等。與干法工藝相比，濕法工藝的主要缺點是裝置復雜且龐大、排水須處理、內襯材料會發生腐蝕、副產品處理難度較大、能耗較高等，因此，目前干法鍋爐煙氣脫硝工藝占主導地位。

2 鍋爐煙氣脫硝專用溶液

2.1 產品質量指標

影響煙氣脫硝產品質量的主要指標如下。

(1) 雜質含量：縮二脲、醛類以及不溶物等雜質含量過高，會導致SCR系統的尿素輸送泵、輸液管及噴嘴堵塞而影響煙道阻力，同時會引起SCR系統催化劑微孔堵塞、失活。

(2) 磷酸鹽含量：磷酸鹽含量過高會使SCR系統的催化劑中毒失活。

(3) 堿性金屬含量：鈣鎂等堿性金屬離子含量過高會使SCR系統的催化劑中毒，進而降低催化劑脫硝效率。

(4) 濃度：脫硝尿素溶解液的濃度偏離標準濃度時，不僅會影響NOx的轉化率和工藝控制，還會因尿素溶解液結晶點的提高而造成管路、噴嘴、尿素泵的堵塞。

(5) 堿度：尿素溶解液的堿度不能大于0.2%，而堿度與尿素溶解液的純度有關，堿度太高則表明部分尿素溶解液不純或已經分解，將導致尿素溶解液消耗增加。

鍋爐煙氣脫硝專用溶液執行企業標準Q/140500LTY006—2016，其主要產品質量指標：尿素質量分數32.5%±1.5%，縮二脲質量分數≤0.2%，堿度≤0.1%，密度1 087～1 093 kg/m3，甲醛質量分數≤5 mg/kg。

2.2 產品特點

與傳統采用尿素顆粒溶解配制的尿素溶解液和液氨相比，鍋爐煙氣脫硝專用溶液具有以下特點：

(1) 該產品不屬于危化品，在運輸、儲存、使用等方面安全性高，有效降低了安全管理風險。

(2) 根據尿素的理化特性以及尿素溶液密度與相對應的壓力和溫度相圖，科學選擇工藝流程和條件進行生產，產品在-11 ℃不會結晶，基本解決了冬季生產、儲存、使用的難題。

(3) 該產品生產選用專制的超純水，鈣鎂離子和磷酸鹽含量幾乎為零，不會產生系統因鈣鎂離子結垢、堵塞的問題，從而減輕磷酸鹽對SCR系統催化劑的毒害。

(4) 該產品是在尿素生產過程中直接用超純水科學制備而成，大大降低了縮二脲、醛類物質的含量，減輕了縮二脲和醛類物質對煙道、空預器及SCR系統催化劑的影響。

(5) 該產品選用先進的工藝生產，濃度穩定，脫硝系統工藝指標和排放煙氣控制指標穩定。

(6) 在脫硝反應過程中，首先將尿素水解，大幅降低了脫硝過程中氨的逃逸率，不會造成二次氨氣污染，還能降低煙道阻力和引風機功耗。

2.3 運行費用

在75 t/h鍋爐煙氣量100 000 m3/h、煙氣中NOx質量濃度由400 mg/m3降至100 mg/m3的條件下，SNCR和SCR工藝使用不同煙氣脫硝還原劑的小時理論費用如表1所示。

表1 不同煙氣脫硝還原劑的小時理論費用 元

由表1可知，雖然鍋爐煙氣脫硝專用溶液的成本偏高，但是其在使用過程管理、工藝過程管理、設備運行方面均是理想選擇。

3 結語

山西蘭花科技創業股份有限公司田悅化肥分公司根據市場需求及各類鍋爐實際情況，合理選擇工藝條件，參考國家標準《柴油發動機氮氧化物還原劑 尿素水溶液(AUS 32)》(GB 29518—2013)，自主研制開發出的鍋爐煙氣脫硝專用溶液具有工藝合理、配方科學、安全性高、濃度穩定、結晶溫度低、縮二脲和醛類物質含量低、不含鈣鎂離子和磷酸鹽等特點，使用過程中氨逃逸率低、脫硝效率高，已獲得市場的認可。