基于烟气湿法脱硝技术原理及实际应用分析研究.pdf

104 科学视界/2023年8月(上)技术创新与应用研究一、前言随着国家对于环境保护的日益重视以及绿色发展理念的逐渐深入，越来越多的工业企业开始重视环境保护问题，逐渐加大了对于污染物排放前的净化处理。在含氮氧化物气体净化处理方面，目前应用较为普遍的是对在生产过程中产生的含氮氧化物气体进行脱硝处理，以降低排放到空气中的 NOX排放量，按照具体实践方式又分成湿法脱硝和干法脱硝。本文介绍的烟气脱硝法是基于现有的脱硝法进行改进，脱硝剂选用工厂产生的碱性废水，这样能够最大程度减少污染物的排放，起到循环效果。在脱硝过程中采用选择性非催化还原烟气脱硝（SNCR）工艺，脱硝还原剂选用 20%浓度的氨水，其脱硝效率能够达到 60%以上，以锅炉正常运行状态下炉膛出口烟气NOX浓度450 mg/Nm3（干基，标态，6%O2）处理为例，采用 SCNR 工艺进行脱硝处理后，其 NOX浓度可以有效降低至 200mg/Nm3以下，其 NH3逃逸量通常不高 8mg/Nm3。二、烟气湿法脱硝技术原理（一）标准与规范脱硝技术的有效应用离不开科学完善的标准与规范支持，从脱硝装置的设计、供货以及调式到最终的试运行、交付等各个环节都需要符合相关的法律法规及规范标准要求，具体来说在脱硝处理过程中其装置需要符合中国国家标准（GB）以及部颁标准等相关规定，要满足安全、健康、环保的标准规范要求，同时消防方面也要能够符合标准要求。（二）脱硝（SNCR）反应原理以氨水或尿素为脱硝还原剂，在不另外添加可用催化器的条件下，向炉膛或者循环流化床分离器内部适宜位置均匀的喷洒氨或尿素等氨基还原剂，此类还原剂能够在喷洒位置迅速彻底的分解，有效与烟气中的 NOX反应生成 N2的 H2O，SNCR 不需要催化剂，因此脱硝还基于烟气湿法脱硝技术原理及实际应用分析研究张金敏（上海黔印化工工程有限公司，200040）摘 要 在社会经济水平的不断飞速发展下，国内工业化的建设规模也在不断得到提升，工业化的高速发展不仅为社会带来了巨大的经济效益，同时由于部分工业企业在发展过程中过度注重经济收益而忽视了环保的重要意义，使得大量污染物未经过有效的净化处理而直接被排放到自然环境中，对生态环境造成了严重的污染。尤其是以化石燃料等自然资源作为生产动力的工业企业所排放出的大量氮氧化物气体更是危害最大，最难进行处理。因而，在追求绿色可持续发展的当下，在排放前对此类含氮氧化物气体进行有效的处理，最大程度上减少排放到自然空气中的氮氧化物气体含量极为重要。本文结合当前较为常见的烟气湿法脱硝技术展开阐述，对其技术原理和实际应用情况进行详细分析，希望能为该行业的从业者提供参考借鉴。关键词 烟气湿法脱硝技术；化石燃料；锅炉中图分类号:X773 文献标识码:A 文章编号:1002-1221(2023)22-0104-03每个单元都产生测试驱动。将测试准备文档当中的模块数据和得到的测试结果进行对比分析，这样可以进一步的确定软件的结构是否达到了预期的要求。结合单元测试工作实践，需要基于函数单元开展格力测试，而且还需要保证各单元测试工作的独立性，因此要先完成序列创建。在测试用例运行之后可以获得测试结果，同时还可以基于软件结构得到结构的覆盖率。综上所述，嵌入式系统在目前的社会实践中有着广泛的应用，而系统软件问题会导致嵌入式系统的应用故障。这对于社会实践来讲是极其不利的，所以为了保证嵌入式系统的应用稳定和安全，需要对其的测试工作进行强调。文章分析研究基于DSP的嵌入式软件测试工作，旨在为当前软件开发、利用等提供参考与指导。参考文献：1 邹小花,王渊.基于 DDS 的机载嵌入式软件仿真自测试方法 J.计算机仿真,2022,39(10):50-53+172.2 李红卫.基于改进遗传算法的嵌入式软件时序测试数据自动生成方法 J.自动化与仪器仪表,2022(09):75-78+83.3 左 万 娟,董 燕,黄 晨,王 小 丽.航 天 嵌 入式 软 件 静 态 测 试 方 法 研 究 J.微 电 子 学 与 计 算机,2022,39(05):78-86.4 邢浩,胡佳贝,李碧涵,岳佳欣.一种基于机载嵌入式软件的自动化测试方法 J.信息技术与信息化,2022(02):17-20.5 王杨,段宁璐,张耀锋.基于灰盒技术的嵌入式软件测试用例设计方法 J.电子测试,2021(22):95-96+100.6 叶勇健,谭超.基于多维度覆盖率的嵌入式软件测试分析方法 J.黑龙江工程学院学报,2021,35(03):10-12.7 张宝斌.面向安全性分析的嵌入式软件测试方法研究 J.电子测试,2020(11):117-118.105 科学视界/2023年8月(上)技术创新与应用研究原反应的温度比较高，还原剂为氨时，反应温度窗口为 800 1100。以氨水为脱硝还原剂还原为例，其化学反应原理为：4NH3+4NO+O2 4N2+6H2O (1)8NH3+6NO2+O2 7N2+12H2O (2)（三）技术方案1.工艺流程。以氨水作为还原剂的 SNCR 工艺为例，氨水槽车将氨水送至厂区内氨水储罐后，由氨水卸料泵打入氨水储罐内以供后续 SNCR 脱硝使用，通常每台氨水储罐存放的氨水量要能够确保脱硝系统连续平稳运行数天以上。在进行 SNCR 脱硝处理时，氨水储罐中的氨水需要经由氨水输送泵输送至 SNCR 喷枪处，再经过喷枪的雾化处理，以雾状的形式均匀的配撒入炉膛出口之内，从而有效与污染气体中的氮氧化物气体发生化学反应生产氮气，最终达到脱硝的效果。2.系统组成。SNCR 脱硝工艺系统装置由氨水系统和喷枪系统组成，氨水系统包括卸料、储存、输送系统，氨水卸料与储存系统用于储存 20%的氨水，该系统由氨水储罐 1 个（不锈钢材料）、氨卸料泵 1 台、配套压力液位等仪表和管道阀门等组成。氨水储罐容积以满足 1台炉工况下不少于 10 天需求量。氨水输送主要用于把储存在罐内的氨水输送到混合分配模块。该系统由氨水输送泵 1 台，配套的压力流量等仪表、保护装置和管道阀门等组成。氨水输送泵形式为立式离心泵。喷枪系统的主要功能是用来喷洒混合液，并且经由空气压缩将液体混合液雾化并喷洒再分离器的入口位置，稀释混合后的氨水通过喷射点分布到整个烟道截面，从而有效与烟气中的 NOX产生化学反应，从而成功的降低烟气中的 NOX含量。在不需要对分离器入口位置喷洒还原剂的情况下，为了避免高温烟气对喷枪造成不可修复的损伤，降低喷枪的使用寿命，需要持续地向分离器内喷入压缩空气，从而使喷枪得到冷却，并且有效避免喷枪出口被堵塞，如果有停产等情况导致喷枪长期不使用，则需要及时将喷枪移出。喷枪作为 SNCR 设计的关键部分，需要进行重点设计，喷枪的具体数量、布置方式和安装位置通过数学模型计算(CFD)分析锅炉 NOX浓度分布、炉膛温度分布、炉膛气流分布以及烟气组分分布情况确定。通常喷枪的数量要能够满足于工业企业含氮氧化物（NOX）烟气处理量的需求，喷枪的形式通常为采用气力雾化的墙式喷枪，主要包括喷枪本体、雾化头以及套管等几部分，喷枪上的氨水溶液和雾化空气进口通过螺纹连接。脱硝装置的控制可以通过纳入锅炉机组 DCS 系统中实现自动控制，当锅炉内部达到一定的负荷并且其负荷的变化幅度较小时，SNCR 系统可以在自动模式下实现运行，在另外的状况时需要进行手动操作。控制系统通过 NOX排放值控制氨水泵、除盐水泵的输出，准确计量还原剂喷射量。锅炉负荷对应的烟气量可以作为手动模式下运行的参考数据。3.电气系统。电气系统主要由供电电源、供电设备以及配电装置等组成，通过电缆及电缆架桥进行连接，另外也需要搭配防雷接地、照明检修、通信等辅助系统。在进行控制系统设备选择时，需要参考火力发电厂以及热工自动化设计的相关技术规范，要选择技术领先、质量有保障、使用较为成熟的产品，要综合考虑技术、经济等多种因素，结合自身的实情，选择最符合实际需求的设备。电缆以及电缆敷设对于电气系统的有效运行也是至关重要的，电缆主要包括动力、控制和计算机电缆等，电缆的敷设采用较为常见的敷设方式为架空桥架、电缆沟敷设。（1）设备负荷：脱硝系统用电负荷主要包括泵的电机及仪表等设备。（2）供电电源：脱硝区 380/220VAC 总电源由业主提供，配电柜为系统负荷供电。（3）设备布置：脱硝配电柜通常情况下布置在公用系统区域。4.控制系统。控制系统可以实现对关键参数实行调节，仪表及控制系统包括了脱硝就地检测仪表、供电系统等。脱硝控制系统在公用系统区设置就地控制柜，电气柜布置在锅炉原有电控设备间内，SNCR 系统操作人员可以直接借助于就地控制柜实现脱硝、除尘装置的启动或者停止以及运行状况的监视等工序的操作。5.性能保证。SNCR 系统在运行的过程中，通常情况下需要满足以下性能数据要求：表 1 系统性能保证表序号项目名称单位数据1性能保证条件锅炉烟气量（6%O2，标态，干基）Nm3/h30000 脱 硝 装 置 进 口 NOX浓 度（6%O2，标态，干基）mg/Nm3 300炉膛出口烟气温度最低值800锅炉负荷范围70 100%BMCR（如炉膛出口烟气温度合适，锅炉负荷范围可扩大）2性能保证 脱 硝 装 置 出 口 NOX浓 度（6%O2，标态，干基）mg/Nm3 150脱硝装置氨逃逸率mg/Nm3 8脱硝装置可用率%95脱硝效率%60三、烟气湿法脱硝技术的实际运用（一）系统工艺流程在烟气湿法脱硝技术的实际运用过程中，其工艺流程为利用氨水卸料泵将氨水由槽车打入氨水储罐内（已具备），由氨水输送泵将 20%的氨水送入喷枪(氨水泵设置在烟控楼一楼，基础已具备)，氨水通过喷枪，将烟气中的 NOX 脱除。（二）设计原则根据锅炉的结构制，通常需要为脱硝反应器搭配一套完整的液氨喷射操作系统，借助于该液氨喷射系统保证液氨在经由喷射枪雾化喷出后，能够在较短的距离内实现烟气中的 NOX 与还原剂充分发挥作用，并且在最大程度上适应锅炉内符合的变化。106 科学视界/2023年8月(上)技术创新与应用研究（三）技术要求在实际的应用过程中，可以借助于技术领先的喷射装置来达到 NOX与 NH3的最佳湍流混合的效果。在进行氨/烟气混合均布系统设计时，需要对锅炉内高含尘的区域的特殊因素进行充分有效的考虑，在选用设备材料时为了提升设备的耐磨程度需要选择耐磨材料或者对设备进行防磨保护。氨/烟气混合系统具有足够的抗热膨胀及变形能力。氨水喷枪是喷射系统的核心也是整个 SNCR 系统的关键部件。本脱硝装置采用特殊喷枪，能够加强氨水与烟气混合的均匀性，从而加快氨水与 NOX 之间的反应速度，提高脱硝效率。（四）脱硝剂存储、制备、供应系统在实际的应用过程中，可以借助于氨水来进行脱硝剂的制备，严格依据共用储存、卸载以及供应系统的原则进行设计（储存、卸载系统已具备）。氨水储存系统（利用招标方原有氨水储存系统）通过氨水卸氨泵将外购的氨水泵入不锈钢制的氨水储罐，储罐内设有液位检测系统来控制储罐内的氨水总含量。具体来说需要满足于以下要求，其氨水的供应系统以及配套的管道等相关设施必要确保能够满足抗腐蚀的设计要求，并且搭配有防爆、防腐蚀的户外电气装置。同时，氨水的供应系统也应该能确保能够满足于锅炉在运行状态下的不同负荷需求，从而能够实现自由、可靠的调节。（五）结构、平台和扶梯脱硝装置的平台及扶梯要与锅炉平台相连接，脱硝装置的日常保养、检修等作业人员可以通过借助于锅炉房的梯子到达与其相对应的锅炉平台，从而高效实现日常的维修保养作业，确保脱硝设备的维护、检修工作能够顺利开展。另外，在实际进行设计时也要充分考虑的相关设备的热膨胀性能以及各平台之间、扶梯和栏杆之间的协调性。（六）系统设置要求在实际的脱硝装置设计过程中可以采用 SNCR 工艺技术，主要包括氨水输送、喷射、压缩空气、电气、仪表及自动控制等多个系统。此种脱硝装置的各个系统可以采用模块化、整体供货的设计原则，同时应该确保包括氨水输送模块、喷射（喷枪）单元、控制系统模块、电气供配电模块（配电柜）。具体设计可以参考以下几例，氨水输送泵按 1 台锅炉 1 运 1 备（泵基础按每台锅炉一座考虑，备用泵不安装）设计。氨水输送系统：本方案锅炉配置 4 台氨水输送泵，2 用 2 备。在系统控制下计量后氨水送至炉前喷射系统。氨水输送泵：4台（2用2备），选择立式多级泵形式，规格材质为 N=0.75kW，不锈钢材质。此外，喷枪布置点附近的脱硝装置模块安装、维护平台扶梯均由施工方负责。此外，还有阀门、土建、电气等相关内容，篇幅限制不再加以阐述。（七）控制系统在选择脱硝控制系统时，要求其能够满足锅炉脱硝全自动运行的控制要求，要确保 DCS 系统 I/O 点至少有 10%的余量，所有的 AI/、AO 模拟量要增加隔离模块，同时所有的数字量输出点均需增加中间继电器。另外，脱硝系统必须要能够实现全自动化运行的操作功能，配套的管道以及设备也要具备自动冲洗的功能。DCS 系统各种类型的 I/O 点至少有 10%的余量，10%的各类 I/O卡件空槽位，DCS 系统软件、电脑硬件驱动、DCS 组态要有备份（光盘）所有系统不得设置密码，借助于多方面的性能保证，保障脱硝 DCS 控制系统完全可靠并能满足使用要求，从而有效实现数据采集（DAS）、模拟量控制（MCS）等多种功能。四、结语从目前降低烟气中氮氧化物的多种途径中来看，采用脱硝技术来降低烟气中氮氧化物含量的控制技术是最为有效的处理途径之一。随着我国生态环境保护理念的与日俱增，相关的环境保护政策及法律法规日益完善，越来越多的工业企业开始注重环保的重要意义，逐渐增加了环保资金的投入，尤其是排放含有氮氧化物污染气体的企业开始逐步引入脱硝技术去除废气中氮氧化物含量。基于此，本文对典型的脱硝处理技术烟气湿法脱硝技术原理进行了分析，并对其实际应用进行了初步探讨，得出结论烟气湿法脱硝技术能够进一步提高废气的处理速度，有效降低氮氧化物污染气体中的氮含量，达到自然资源环境保护的目的。总而言之，在对含氮废气进行脱硝技术处理时，需要综合考虑成本、高效以及绿色环保的理念要求，选取与之相匹配的脱硝处理技术，确保进一步提高脱硝的处理效率，降低废气中氮氧化物的含量，从而达到保护自然环境的最终目的。参考文献：1 徐 菁.电 厂 烟 气 脱 硝 技 术 分 析 J.宁 波 化工,2018(03):13.2徐菁.电厂烟气脱硝技术分析J.宁波化工,2018(03):43.3 王竞.燃煤烟气脱硝技术的研究进展 J.环境与可持续发展,2018(04):75.4 杜振,王志东,晏敏,江建平,朱跃.SCR 脱硝催化剂实际运行性能分析 J.中国电力,2018(02):76.5 王鹃,张金勇,罗能荣,冯德顺.脱硝技术现状与分析 J.有色冶金节能,2017(01):45.6 杨加强,梅毅,王驰,龙光花,李帅.湿法烟气脱硝技术现状及发展 J.化工进展,2017(02):63.