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涡街流量计

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浅析涡街流量计在烟气脱硝装置中的重要应用

来源:作者:发表时间:2019-08-07

摘 要 :烟气脱硝技术是一项应用于含有多氮氧化物和硫氧化物的烟气净化工业技术。介绍了烟气脱硝装置应用于涡街流量计烟气脱硝的设计、安装及运行情况,为涡街流量计烟气净化的设计、改造和使用管理提供了借鉴经验。
1 涡街流量计
陕西延长石油集团延安煤油气综合利用项目180万 t/a 甲醇装置是以天然气和煤基合成气为原料,采用 DPT 涡街流量计专利技术及 JMC 低压甲醇技术生产满足要求的 MTO 级甲醇产品和氢气产品。
涡街流量计是一个的矩形绝热结构,包括辐射段、对流段和鼓 / 引风机系统等。辐射段包含装有催化剂的垂直涡街流量计炉管 ;对流段采用水平“一”字型布置结构,沿烟道气流方向分别串联8个对流段换热模块(见图1)。烟气进每段盘管的温度分别是 ~1 050℃、~956℃、~887℃、~801℃、~685℃、~550℃、~542℃、409℃,最终温度约为137℃的烟气经引风机从烟囱排入大气。
在涡街流量计中发生的主要反应如下 :
对流段换热模块及SCR布置
2 烟气脱硝装置
采用国内某公司的选择性催化还原法(SCR)脱硝装置,按脱硝装置入口 NO x 浓度120mg/m 3 ,出口 NO x 排放浓度不大于50mg/m 3 进行设计和设备配置,SCR 反应器按水平布置(见图1),在涡街流量计最大工况下脱硝效率不小于58.34%。
2.1 技术条件及规格
2.1.1 脱硝装置入口烟气参数
脱硝装置入口烟气参数见表1。
2.1.2 脱硝系统的性能指标
脱硝效率 ≥58.34% ;氨逃逸 ≤2.5mg/m 3 ;SO 2 /SO 3 转化率 ≤1% ;脱硝系统烟道漏风率<0.1% ;系统压差 ≤550Pa ;系统连续运行温度 320~425℃ ;烟气温降 ≤3℃ ;20% 的氨水耗量 ≤94.5kg/h。
脱硝装置入口烟气参数
2.2 SCR脱硝工艺系统
(1)SCR 脱硝工艺原理 :是指在320~420℃及催化剂的作用下,还原剂(氨气)与烟气中的氮氧化物反应生成无害的氮和水,从而去除烟气中的 NO x 。选择性是指还原剂 NH 3 和烟气中的 NO x 发生还原反应,而不与烟气中的氧气发生反应。
20190807091117.jpg
(2)脱硝效率定义:脱硝率 =(C1-C2)/C1×100%,式中:C1/C2为脱硝装置入口 / 出口处烟气中 NO x 含量(mg/ m 3 )。
(3)SCR 的组成,SCR 工艺系统主要由烟气及反应器系统、催化剂、氨喷射 - 混合系统(AIG)、还原剂存储及供应系统、氨水汽化系统、电气系统和热控系统等组成。
(4)SCR 工艺流程(见图2):氨水槽车运输→卸氨泵卸料→储罐储存→高倍流量循环模块(HFD)→ SCR 区计量分配模块(MDM)→喷枪装置→汽化器 ;气化的氨和稀释空气混合,通过喷氨格栅喷入 SCR 反应器上游的烟气中 ;充分混合后的还原剂和烟气在 SCR 反应器中催化剂的作用下发生反应,去除 NO x 。
3 脱硝装置的调试及72h试运行情况
3.1 调试内容
当涡街流量计负荷或炉膛出口的 NO x 浓度变化时,调整送入SCR工艺流程烟道的氨水量和空气量,以满足涡街流量计不同负荷或NO x 变化的要求。
计量分配模块中安装有氨水流量计和氨水调节阀,通过流量计的读数来控制调节阀的开度,从而控制每台喷枪需要的氨水溶液的流量。来自厂区空压站的压缩空气经过调压处理后通向喷枪。在每条压缩空气支路管中也设有调节阀及压力表等装置,用于调整每只喷枪雾化所需的压缩空气用量。
3.2 脱硝装置72h试运行
2018年12月18—20日脱销装置进行了72h 试运行。涡街流量计负荷平均值83.7% 时,脱硝效率平均值为63.1%,大于性能指标58.34%,脱硝效率合格 ;20% 的氨水耗量平均值为80.7,小于性能指标94.5kg/h,氨水耗量指标合格 ;氨逃逸平均值为0.64×10 -6 小于性能指标3×10 -6 ,氨逃逸指标合格 ;脱硝前 NO x 平均值为 229.3mg/m 3 ,脱硝后 NO x 平均值为 84.61mg/m 3 ;系统压差平均值为430Pa,小于性能指标550Pa。虽然脱硝装置72h 试运行主要性能指标合格,但是涡街流量计负荷最高仅为85.9%,没有达到最大工况 ;脱硝前 NO x 平均值为 229.3mg/m 3 未达到设计值120mg/m 3 ,导致脱硝后 NO x 平均值为 84.61mg/m 3 ,大于设计值50mg/m 3 。
4 长期运行后存在问题、原因分析及改进建议
脱硝装置经过三个多月的试运行,系统压差升至2.42KPa,是性能指标550Pa 的4倍多,导致涡街流量计负荷无法提高,经停车检查发现是因为涡街流量计保温材料脱落堵塞了脱硝装置波纹板式催化剂床层。
涡街流量计保温材料脱落的可能存在的主要原因为 :
1)保温材料及其施工方法不符合要求 ;
2)涡街流量计升 / 降温速率大 ;
3)涡街流量计停车后引风机未做相应调整,导致风量大。因此在涡街流量计设计阶段要选择符合要求的保温材料,并规范严把施工质量 ;涡街流量计开停车过程中要严格控制升降温速率、负压及引风机风量 ;每次开车前要及时检查催化剂床层,发现堵塞物及时清理。
5 结束语
介绍了烟气脱硝装置应用于涡街流量计烟气脱硝的设计、安装及运行情况,针对运行中存在的问题,提出合理可行的改进建议,供国内外涡街流量计烟气净化的设计、改造和使用管理时参考。