锅炉烟气脱硝专用溶液的开发

Development of Special Solution for Denitration of Boiler Flue Gas

王有 You WANG , 潘光耀 Guangyao Pan

山西兰花科技创业股份有限公司田悦化肥分公司山西晋城 048102 Tianyue Chemical Fertilizer Sub-company, Shanxi Lanhua Sci-Tech Venture Co., Ltd., Jincheng 048102, China

摘要：

随着大气环境污染整治的日趋严格，锅炉烟气脱硝越来越受到重视。根据市场需求及各类锅炉实际情况，自主研制开发出稳定的锅炉烟气脱硝专用溶液。该烟气脱硝专用溶液具有生产工艺合理、配方科学、安全性高、浓度稳定、结晶温度低、缩二脲和醛类物质含量低、不含钙镁离子和磷酸盐等特点，使用过程中氨逃逸率低、脱硝效率高。

关键词：

烟气脱硝; 脱硝溶液; 开发;

Abstract：

With the increasingly strict regulation of atmospheric environmental pollution, more and more attention has been paid todenitration of boiler flue gas. According to the market demand and the actual situation of all kinds of boilers, a stable special solution for denitration of boiler flue gas has been developed independently. The special solution for denitration of boiler flue gas is characterized by reasonable production process, scientific formulation, high safety, stable concentration, low crystallization temperature, low content of biuret and aldehydes, free of calcium and magnesium ions and phosphates and so on. And it has low ammonia escape rate and high denitration efficiency in the use process.

Keyword：

flue gas denitration; denitration solution; development;

锅炉烟气脱硝就是将锅炉烟气中的NO_x通过化学、物理方法将其转化为N₂和H₂O并释放到大气中的过程，从而降低NO_x对大气的污染。燃煤是我国NO_x排放的最主要来源，其次是柴油和汽油，而我国的燃煤大户来源于燃煤锅炉，所以对锅炉烟气中NO_x的治理成为整治NO_x的主要课题。

目前，常用的烟气脱硝还原剂为液氨和尿素溶解液。液氨是一种危险化学品，在运输、储存、使用等环节存在着较大的安全隐患。因国内的供应市场还没有适宜浓度的尿素溶解液能满足需要，故采用尿素溶解液作为锅炉烟气脱硝还原剂时，企业一般自行配置，但自配尿素溶解液在技术上不成熟，从而导致使用过程中出现尿素水溶液结晶、缩二脲和醛类以及不溶物等杂质含量过高、钙镁离子析出堵塞管路、浓度波动大等问题，制约了锅炉烟气脱硝装置的正常运行。根据市场需求及各类锅炉实际情况，山西兰花科技创业股份有限公司田悦化肥分公司自主研制开发出锅炉烟气脱硝专用溶液。

1 锅炉烟气脱硝工艺

锅炉烟气脱硝工艺可分为干法、半干法和湿法三大类，干法包括选择性非催化还原法(SNCR)、选择性催化还原法(SCR)、电子束联合脱硫脱硝法等，半干法有活性炭联合脱硫脱硝法等，湿法有臭氧氧化吸收法、酸吸收法、碱吸收法、氧化吸收法、络盐吸收法等。与干法工艺相比，湿法工艺的主要缺点是装置复杂且庞大、排水须处理、内衬材料会发生腐蚀、副产品处理难度较大、能耗较高等，因此，目前干法锅炉烟气脱硝工艺占主导地位。

2 锅炉烟气脱硝专用溶液

2.1 产品质量指标

影响烟气脱硝产品质量的主要指标如下。

(1) 杂质含量：缩二脲、醛类以及不溶物等杂质含量过高，会导致SCR系统的尿素输送泵、输液管及喷嘴堵塞而影响烟道阻力，同时会引起SCR系统催化剂微孔堵塞、失活。

(2) 磷酸盐含量：磷酸盐含量过高会使SCR系统的催化剂中毒失活。

(3) 碱性金属含量：钙镁等碱性金属离子含量过高会使SCR系统的催化剂中毒，进而降低催化剂脱硝效率。

(4) 浓度：脱硝尿素溶解液的浓度偏离标准浓度时，不仅会影响NO_x的转化率和工艺控制，还会因尿素溶解液结晶点的提高而造成管路、喷嘴、尿素泵的堵塞。

(5) 碱度：尿素溶解液的碱度不能大于0.2%，而碱度与尿素溶解液的纯度有关，碱度太高则表明部分尿素溶解液不纯或已经分解，将导致尿素溶解液消耗增加。

锅炉烟气脱硝专用溶液执行企业标准Q/140500LTY006—2016，其主要产品质量指标：尿素质量分数32.5%±1.5%，缩二脲质量分数≤0.2%，碱度≤0.1%，密度1 087~1 093 kg/m³，甲醛质量分数≤5 mg/kg。

2.2 产品特点

与传统采用尿素颗粒溶解配制的尿素溶解液和液氨相比，锅炉烟气脱硝专用溶液具有以下特点：

(1) 该产品不属于危化品，在运输、储存、使用等方面安全性高，有效降低了安全管理风险。

(2) 根据尿素的理化特性以及尿素溶液密度与相对应的压力和温度相图，科学选择工艺流程和条件进行生产，产品在-11 ℃不会结晶，基本解决了冬季生产、储存、使用的难题。

(3) 该产品生产选用专制的超纯水，钙镁离子和磷酸盐含量几乎为零，不会产生系统因钙镁离子结垢、堵塞的问题，从而减轻磷酸盐对SCR系统催化剂的毒害。

(4) 该产品是在尿素生产过程中直接用超纯水科学制备而成，大大降低了缩二脲、醛类物质的含量，减轻了缩二脲和醛类物质对烟道、空预器及SCR系统催化剂的影响。

(5) 该产品选用先进的工艺生产，浓度稳定，脱硝系统工艺指标和排放烟气控制指标稳定。

(6) 在脱硝反应过程中，首先将尿素水解，大幅降低了脱硝过程中氨的逃逸率，不会造成二次氨气污染，还能降低烟道阻力和引风机功耗。

2.3 运行费用

在75 t/h锅炉烟气量100 000 m³/h、烟气中NO_x质量浓度由400 mg/m³降至100 mg/m³的条件下，SNCR和SCR工艺使用不同烟气脱硝还原剂的小时理论费用如表 1所示。

表 1

不同烟气脱硝还原剂的小时理论费用元

烟气脱硝还原剂	SCR工艺	SNCR工艺
锅炉烟气脱硝专用溶液	129.28	78.32
普通尿素颗粒	100.37	49.41
液氨	48.70	34.26
质量分数10%氨水	55.62	34.26

由表 1可知，虽然锅炉烟气脱硝专用溶液的成本偏高，但是其在使用过程管理、工艺过程管理、设备运行方面均是理想选择。

3 结语

山西兰花科技创业股份有限公司田悦化肥分公司根据市场需求及各类锅炉实际情况，合理选择工艺条件，参考国家标准《柴油发动机氮氧化物还原剂尿素水溶液(AUS 32)》(GB 29518—2013)，自主研制开发出的锅炉烟气脱硝专用溶液具有工艺合理、配方科学、安全性高、浓度稳定、结晶温度低、缩二脲和醛类物质含量低、不含钙镁离子和磷酸盐等特点，使用过程中氨逃逸率低、脱硝效率高，已获得市场的认可。