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SCR脱硝技术在燃用催化油浆锅炉的应用

关注:日期:2018-04-18

由于现有催化油浆产品的市场销售价很低,以催化油浆作为燃料的火电锅炉将给锅炉使用单位带来较大的经济效益。但由于催化油浆中含有催化剂颗粒对燃油火嘴磨损、锅炉内积灰和烟气污染物排放浓度等均有较大的影响,使火电锅炉燃用催化油浆成为难题,GB13223-2011《火电厂大气污染物排放标准》的实施要求火电锅炉外排烟气中SO2、NOX、颗粒物必须经治理后达标排放。本文介绍了国内首例燃用分离悬浮物后的催化油浆的锅炉采用选择性非催化还原法(SNCR)和选择性催化还原法(SCR)脱除烟气中NOX,配套湿法脱硫除尘一体化的WGS技术脱除烟气中的SO2和颗粒物的实际应用结果。实际验证上述工艺技术路线的实施,可使火电锅炉燃用催化油浆成为可行,并由此获得更大的经济效益。

1  引言

大连石化公司共有6台蒸汽锅炉,全部是2000年以前设计制造的老锅炉,原设计的排放烟气中二氧化硫、氮氧化物及颗粒物含量均超出国家标准限值要求,燃用催化油浆后,烟气中二氧化硫、氮氧化物及颗粒物含量又有不同程度的增加。GB13223-2011《火电厂大气污染物排放》标准的实施要求火电锅炉外排烟气中SO2、NOX、颗粒物必须经治理后达标排放,而大连石化公司是国内第一家也是唯一一家燃用澄清油浆的供热锅炉,使用催化油浆作锅炉燃料会给后续脱硝脱硫除尘单元带来许多问题,如烟气中粉尘主要为炭黑,堵塞设备、难以用常规方法处理达标,国内没有同类项目可借鉴,尤其是这种高炭黑烟气的脱硝项目方案技术难度高,工艺复杂、锅炉改造量大,再加上老厂改造,现场空间紧张,工期紧迫,更是难上加难。为此,大连石化公司到吉林石化、四川石化、惠州进行了现场考察,重点并对燃用重油的锅炉烟气脱硝采用SCR技术的国内外业绩进行论文信息查询、电话调研或现场调研,确认重油锅炉SCR脱硝在国外已有广泛成熟业绩,SCR催化剂生产厂家知名品牌美国康宁公司、德国巴斯夫公司和托普索公司,都已经进入中国市场,SCR催化脱硝效率从86-97%不等,得到行业认定。最终,锅炉烟气减排整改方案确定为:脱硫除尘使用我司催化装置脱硫除尘的成熟业绩-湿法脱硫除尘一体化的WGS技术,脱硝借鉴国外催化装置的经验-选择性非催化还原法(SNCR)和选择性催化还原法(SCR)。2016年5月项目开始实施。

2  重点问题的解决和澄清

2.1SCR技术用于燃油锅炉的业绩认定

燃用重油的锅炉烟气脱硝采用SCR技术,国内刚刚起步,但在国外已有广泛成熟业绩。SCR催化剂生产厂家知名品牌有美国康宁公司、德国巴斯夫公司和托普索公司,都已经进入中国市场。统计到2008年,美国康宁公司有68个日本燃油业绩、64个美国燃油业绩和109个化工领域业绩,大部分为重油。1986年-2011年用于催化锅炉业绩27个,燃料以催化油浆和瓦斯为主。托普索公司全球有23个燃油业绩, 5个渣油,1个乙烯裂解油,其他是重燃料油。巴斯夫公司全球有89个燃油业绩,其中7个催化油浆,最早用于1994年瑞典,合计德国4个、土耳其1个、瑞典2个。燃用重油的锅炉烟气脱硝SCR使用效果看,脱销效率从86-97%不等,得到行业认定(下表是康宁公司提供的数据)。

巴斯夫蜂窝陶瓷脱硝催化剂自2009年/2010年间在MiRO的三台燃油锅炉SCR上使用,燃料为FCC油浆,共装剂98立方米。至今已使用5-6年,效果良好,最近一次2015年9月的测试显示,催化剂活性没有下降。数据如下:

国内SCR技术绝大多数应用在燃煤机组。目前统计有1个燃油锅炉业绩和6个燃气业绩。我们调研了中海壳牌(惠州)石油化工有限公司。燃气业绩用于乙烯裂解气燃气轮机,NOX从560 mg/Nm3降到120 mg/Nm3,使用8年,2015年才提标更换, NOX从560 mg/Nm3降到80 mg/Nm3。8年使用期间没有再生,每年用压缩风清扫一次,去除颗粒物,恢复压降。生产厂家是美国康宁公司。燃油业绩是以乙烯裂解焦油为燃料的电厂锅炉烟气脱硝, 2014年7月投用, 生产厂家是托普索公司。中海壳牌项目按烟气NOX600mg/Nm3脱到100 mg/Nm3设计考虑,可单独燃用中海壳牌副产ECR/CGO(裂解重焦油),CGO(裂解轻焦油)、NV-HE(凝析油渣油)和外购LSFO(低硫燃料油)四种液体燃料。在全部燃用劣质油(外购)时,烟气中NOX为500~600 mg/Nm3,脱硝后,NOX操作控制不大于200 mg/Nm3(满足排放指标);在正常生产时燃料主要是油气混烧,烟气中SO2、NOX和烟尘全部达标,分别小于100 mg/Nm3、200 mg/Nm3和10 mg/Nm3。

从中海壳牌烟气脱硝项目运行情况来看,燃油锅炉烟气配套采用SCR脱硝技术是可行的。大连石化用催化油浆和供参考的渣油及乙烯裂解焦油性质见下表,表中部分关键数据表明大连石化用催化油浆和渣油与乙烯裂解焦油性质处于同一量级上,性质接近,只是灰分有差异。


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