劉偉  張浩

（陜鋼集團漢中鋼鐵有限責任公司  陜西  漢中  724200）

摘 要：目前國內脫硫脫硝系統技術逐步趨于成熟，隨著“超低排放”及成本、環保要求越來越精細化，開展提升噴氨效率，降低氨水消耗成本是必行之路。漢鋼公司通過管路改造優化，建立自動噴氨程序等方式，有效的降低了脫硫脫硝氨水單耗。

關鍵詞：噴氨量  氮氧化物  智能噴氨  結晶

1 前言

隨著市場經濟的發展，結合行業趨勢，降本增效成為必走之路，漢鋼燒結脫硫脫硝系統投運近3年時間，期間我們也在不斷優化、調整各項成本。該項目投建時氨水蒸發器采用一供二使用，由于管路路線設計缺陷及現場位置受限等原因，雙機生產期間噴氨量長期處于1500-2000kg/h，影響氨水消耗持續偏高。漢鋼公司根據排放數據，通過調整總噴氨量及兩套系統噴氨開度，優化改造噴氨管路，建立智能噴氨程序等方式在降低氨水單耗方面取得了較好的效果。

2降低脫硫脫硝氨水單耗的措施

2.1  參數調整方面

2.1.1通過燒結煙氣進入脫硫脫硝系統入口氮氧化物數據及當期總排氮氧化物控制標準范圍，穩定噴氨量及雙系統噴氨開度取值，對比固定其中某一項，來對比總排氮氧化物參數變化，取的參數關系。再通過單系統檢修實際運行的參數作為基準數據，結合雙系統生產實際，對比中間氣室、氨氮摩爾比、單機入口氮氧化物、噴氨量、實際出口氮氧化物、氨逃逸等參數，最終形成雙系統運行匹配合適的噴氨量、開度關系。本系統運行，最終通過調節往通往雙機的噴氨開度來調節實際的噴氨量，通過此項調整，氨水單耗降低約0.15kg/t。

2.1.2開停機期間調整

由于本系統為兩套吸附塔共用一個總排口，當雙系統停機后且二級吸附溫度＜60℃，此時開機很難保證氮氧化物排放，或單系統二級溫度低，另一臺正常生產時的開機2小時內，也難保證氮氧化物排放。針對這一現狀，通過摸索調整控制氧含量，結合二級吸附塔內床層不同溫度下的噴氨及噴氨量，利用檢修查看噴氨嘴，對比不同溫度下噴氨管路的情況，通過對停機后噴氨量及噴氨時長以2h-8h及開機前噴氨1h-3h參數多次對比等方式，最終形成不同溫度、單、雙系統開機條件等情況下的開停機噴氨標準，氮氧化物排放達標率100%，且滿足超低排放要求。

2.2  氨水蒸發器分離改造

此系統氨水蒸發器設計為一備一用，以一對二的形式進行噴氨，由于兩套系統位置原因，管線路線不一致，導致實際噴氨不匹配，嚴重影響氨水消耗量，小時噴氨量約為1500kg左右。通過對噴氨量、噴氨開度調整，確定改造方案，在現有蒸發器總管位置切斷，將兩套氨水蒸發器進行分離，使兩套系統使用單獨蒸發器運行，若遇一臺蒸發器故障也可一對二使用。改造后通過對應入、出口氮氧化物、氨逃逸及中間氣室濃度，小時噴氨量降低約800kg，避免了氨水浪費，提高了噴氨效率。通過對氨水蒸發器改造，匹配準確的實際噴氨量，直接降低氨水單耗約0.32kg/t。

3  建立智能噴氨程序

3.1  建立噴氨工藝模型

在實際運行中氮氧化物受制于原燃料變化帶來的影響，僅靠人工調整存在滯后現象，不利于環保數據管控及降低成本。后續根據活性炭SCR反應原理、單機煙氣量、入、口出氮氧化物、脫硝效率、總排參數等參數連鎖，通過在線實驗，形成一套噴氨工藝模型，有效的減少了人工操作且成本下降。

表1  噴氨工藝模型

3.2建立智能噴氨

經過以上改造及噴氨調整標準、模型的建立，氨水單耗明顯下降，后續又通過自動化程序的加入，設定參數來源、計算模塊、報警程序、自動運行程序，連接PLC等，最終完成并投用智能噴氨，有效的降低了氨水單耗及人工操作頻次。

4  與燒結聯動控制

4.1根據下階段配礦結構，測算入口參數，對比當前入口硫情況，提前調整脫硫脫硝參數。通過大量實驗數據，對比帶料量、圓輥前中后室循環時間、一級進二級煙氣硫含量、吸附后活性炭硫容及PH測試，總結一套入口硫含量對應活性炭循環時間模型。若一級吸附塔后室活性炭取樣化驗分析的全硫含量≥4.5%或二級吸附塔前中室活性炭全硫含量≥2.8%時，則以4t/h幅度調大循環量，如果一級吸附塔后室活性炭全硫含量<3%或二級吸附塔前中室活性炭全硫含量<2.2%時，且保證吸附塔溫度穩定情況下，每次以2t/h的幅度調小循環量，同步可用SO₂報警儀檢測二級吸附塔入口煙氣SO₂濃度（不超50mg/Nm³)長期觀察調整。

4.2  在高硫礦生產時，對照模型通過提升物料循環，摸索調整圓輥前中后室循環速度，將前室活性炭循環時間提升至30h，中室提升至190h，同時匹配室后室循環時間，讓煙氣接觸前室時間縮短，降低對前室活性炭吸附濃度，確保活性炭在整體系統穩定循環使用。同步提高解析溫度由430℃最高提升至445℃，充分解析，在此過程中每周對前中后室及進二級吸附塔活性炭硫容、PH進行檢測，通過檢測結果對應調整物料循環速度及前中后室圓輥頻率，保證了系統安全穩定順行及合適的噴氨量。

4.3  同步長期對燒結煙道溫度控制管控，設定區間控制范圍，異常情況及時聯系，同步在脫硝主控室電腦設定煙道溫度上限聲光報警，避免因氧含量升高導致折算NOx偏高，影響排口數據及噴氨量增加。

4.4  本系統階段性實際入口硫含量超出設計能力上限，當一級活性炭硫容量超標后，大量的SO₂進入二級吸附與NH₃反應形成硫酸氨堵塞活性炭微孔，導致活性炭物理吸附SO₂和NOx能力下降，部分NH₃參與脫硫與SO₂反應，一是造成NH₃用量增加，二是脫硝效率下降，影響NOx排放值升高，若不及時調整，活化速度恢復更加緩慢，系統將面臨排放數據超標。

通過與燒結聯動，大量實驗數據，對比帶料量、圓輥前中后室循環時間、一級進二級煙氣硫含量、吸附后活性炭硫容及PH測試，總結一套入口硫含量對應活性炭循環時間模型。在高硫礦生產時，對照模型通過提升物料循環，同時匹配室后室循環時間，讓煙氣接觸前室時間縮短，降低對前室活性炭吸附濃度，確保系統穩定運行及氨水消耗降低。

4.5通過在燒結機料面不同位置噴吹蒸汽試驗，觀察總結入口NOx數據變化，最終形成一套適宜本系統運行降低入口數據的噴吹位置，此項可有效降低入口NOx濃度，實際運行后，約降低氨水單耗0.18kg/t。

表2  配礦結構與硫、活性炭、氨水消耗及產酸量對比

5  日常檢查維護方面

5.1定期對氨空混合器管路檢查同步對濾網進行吹掃清洗，避免因殘留物堵塞濾網及管路，造成蒸發器壓力升高及噴氨量減少，影響排放數據升高甚至超標情況。同時對進二級吸附氮氣管路進行定期吹掃，避免結晶過量后，引起管道堵塞。

5.2每月對蒸發器置換倒用，同步檢查氨水、蒸汽泄壓口是否通暢，對在線閥門定期動作，利用檢修對噴氨嘴進行檢查疏通，保障氨氣進入量。

5.3在正常生產期間同步對中間氣室二氧化硫濃度進行檢測，每周對貧硫焦硫全硫分析（＜2.1%），指導生產調整。

5.4定期對噴氨管道、噴氨格柵檢查清理，同步清理氣室內“積料”結晶，效驗吸附單元前的氨氣流量計，確保進入各吸附單元噴氨均勻。

5.5合理區間控制氨氣體積濃度，一方面防止氨氣著火，另一方面通過調整稀釋空氣的流量來控制氨氣的體積濃度在5%左右，根據吸附塔進、出口氮氧化物濃度，煙氣流量的變化及時調整適宜的氨/氮（NH₃/NO_x）比在0.8～1.0之間，當煙囪出口氨逃逸＞3ppm，或NO_x濃度＜20mg/m³（標桿），可降低氨氣，也可作為調整手段。

5.6根據活性炭SCR反應原理（4NO+O₂+4NH₃=4N₂+6H₂O知：每脫除1mol的一氧化氮需要消耗1mol的氨氣。當氨氮摩爾比（NH3/NO）＜0.8時，氨氣量不足，脫硝速度和效率會明顯降低。當氨氮摩爾比（NH3/NO）＞1.0時，過量的氨會造成氨逃逸率升高，因此適宜的氨氮摩爾比既能保證活性炭脫硝效率高，也可降低氨逃逸及氨水消耗，同時盡可能提高氨氣與煙氣的混勻程度，噴入的氨氣利用率也會越高，有利于脫硝效率提高，故在生產中合理控制。

6  嚴控氨水質量

嚴格把控進廠氨水質量，使用的氨水濃度指標要求≥20%，每車氨水進廠后，在卸車前、中、后三次對罐內進行檢查取樣，防止出現運輸罐車存在罐中罐情況發生，確保進廠使用的氨水質量均達標，堅持“用舊存新”，不斷置換。

7取得的效果

通過以上措施氨水單耗降低約0.9kg/t，年產生效益約340余萬元。

8結論

1）通過上述措施，本系統氨水單耗較大程度降低，同時排口數據趨于穩定，為燒結生產創造了穩定的先決條件，環保成本顯著下降。

2）通過與配礦結構、燒結控制、氨水蒸發器分離、智能噴氨等措施落實，對于直接降低氨水消耗，穩定NOx數據排放及脫硫脫硝系統穩定運行有著重要意義。

3)活性炭脫硫脫硝作為一種高效的氣體凈化技術，在降低氨水消耗方面仍有很大的提升空間。未來研究可以進一步關注活性炭的改性、新型催化劑的開發以及反應機理的深入研究等方面，以推動活性炭脫硫脫硝技術的進一步發展并降低氨水消耗。

4）綜上所述，通過一系列調整，可以有效降低活性炭脫硫脫硝過程中的氨水消耗，這不僅有助于提高脫硫脫硝效率，還有助于實現環保和經濟的雙重目標。同時，未來的研究應繼續探索新的技術和方法，以進一步降低氨水消耗并推動活性炭脫硫脫硝技術的持續發展。