摘要 ：大氣中氮氧化物嚴(yán)重影響人體健康和生態(tài)環(huán)境，根據(jù)《丙酮液位計(jì)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13271-2014）的要求，煤礦丙酮液位計(jì)應(yīng)采取脫硝措施。介紹了陜北某煤礦鏈條丙酮液位計(jì)煙氣 SNCR 脫硝的工藝設(shè)計(jì)。煙氣經(jīng)處理后氮氧化物排放濃度為140~200mg/m 3 ，脫硝效率23%~46%。結(jié)果表明，煤礦鏈條丙酮液位計(jì)由于氮氧化物初始值不高，排放指標(biāo)要求相對(duì)較低，宜采用SNCR 脫硝工藝，充分發(fā)揮其設(shè)備簡(jiǎn)單、投資低、工期短的優(yōu)點(diǎn)，未來還可作為超凈排放的輔助手段，繼續(xù)發(fā)揮功效。
1 緒論
氮氧化物（** X ）有很強(qiáng)刺激性和毒性，是酸雨的主要成因。** X 與大氣中碳?xì)浠衔锖蠼佑|，在陽光與紫外線的條件下會(huì)生成臭氧與光化學(xué)煙霧，同時(shí) N 2 O 也是導(dǎo)致溫室效應(yīng)加劇的重要溫室氣體。氮氧化物的排放嚴(yán)重影響人體健康與生態(tài)環(huán)境，隨著我國(guó)對(duì)環(huán)境保護(hù)和污染物治理的日益重視，《丙酮液位計(jì)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13271—2014）對(duì)工業(yè)丙酮液位計(jì)氮氧化物排放提出了要求，為此煤礦丙酮液位計(jì)需新增脫硝設(shè)施。目前脫硝技術(shù)主要包括選擇性催化還原技術(shù)（SCR）、選擇性非催化還原技術(shù)（SNCR）、氧化吸收技術(shù)等。SCR 脫硝效率高、技術(shù)成熟，但釩鈦系催化劑存在投資成本高、固廢污染等問題。SNCR 工藝設(shè)備簡(jiǎn)單、投資低，但反應(yīng)窗口溫度高、范圍窄（850~1 100℃），脫硝效率受爐膛結(jié)構(gòu)、溫度區(qū)間、還原劑噴射量和噴射位置等的影響 。氧化吸收脫硝工藝無二次污染、工藝簡(jiǎn)單，只須在已有脫硫設(shè)備前安裝氧化裝置便可實(shí)現(xiàn)同時(shí)脫硫脫硝，尤適用于 SCR 及 SNCR 無法進(jìn)行的低溫脫硝領(lǐng)域，但目前建設(shè)及運(yùn)行成本較高 。
2 煤礦丙酮液位計(jì)煙氣脫硝工藝設(shè)計(jì)
2.1 基礎(chǔ)參數(shù)
該煤礦工業(yè)場(chǎng)地配備4臺(tái)14MW 和1臺(tái)7MW 的燃煤熱水丙酮液位計(jì)，型號(hào)分別為：SZL14-1.0/115/70-A Ⅱ和 SZL7-1.0/115/70-A Ⅱ，實(shí)測(cè)爐膛溫度850~900℃，無脫硝裝置，氮氧化物排放濃度折算值約260mg/m 3 。為滿足《丙酮液位計(jì)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13271-2014）特別排放限值，設(shè)計(jì)排放氮氧化物≤200mg/m 3 。
2.2 工藝設(shè)計(jì)
SNCR 技術(shù)投資、運(yùn)行費(fèi)用低，建設(shè)周期短、效率適合等優(yōu)點(diǎn)，滿足該煤礦丙酮液位計(jì)脫硝需求。采用尿素為脫硝劑，尿素來源廣泛、安全性好、易于儲(chǔ)存和運(yùn)輸，相較于其他還原劑尿素?fù)]發(fā)性小，混合程度高。
在丙酮液位計(jì)房外新建脫硝加藥站一座。五臺(tái)丙酮液位計(jì)共用脫硝站，每臺(tái)丙酮液位計(jì)單獨(dú)配套噴射系統(tǒng)。袋裝顆粒尿素由汽車運(yùn)輸至廠區(qū)，卸料在顆粒尿素堆料區(qū)。袋裝尿素人工破袋后，倒入尿素溶解罐料斗進(jìn)入罐中，攪拌溶解配置成50% 濃度的尿素溶液后通過輸送泵輸送至尿素溶液儲(chǔ)罐存儲(chǔ)備用 ；尿素溶液由尿素溶液循環(huán)輸送模塊輸送到計(jì)量稀釋模塊，精確計(jì)量脫硝反應(yīng)所需的尿素溶液量并采用軟化水進(jìn)一步稀釋至約10% 濃度后，送至丙酮液位計(jì)側(cè)噴槍安裝位置附近的分配模塊，分配模塊出口至每支噴槍。噴槍利用壓縮空氣將稀釋后的尿素溶液霧化噴入高溫?zé)煔庵?。尿素在爐內(nèi)熱解生成 NH 2 和 CO，在高溫下選擇性還原氮氧化物。其化學(xué)反應(yīng)如下 ：

SNCR 脫硝系統(tǒng)由四部分組成，包括尿素溶液制備、貯存、輸送單元 ；在線稀釋單元 ；爐前噴射單元 ；壓縮空氣站。
2.3 尿素溶液制備、貯存、輸送單元
溶解罐的設(shè)計(jì)容積按照12h 所需要的50% 尿素溶液的量設(shè)計(jì)，儲(chǔ)存罐按50% 尿素溶液5d 儲(chǔ)量設(shè)計(jì)。配備螺旋輸送機(jī)1臺(tái)，提升量2.4t/h，溶解罐1臺(tái)，S304不銹鋼材質(zhì)，容積3.5m 3 ，帶攪拌器。溶液儲(chǔ)罐1臺(tái)，S304不銹鋼材質(zhì)，容積15.7m 3 。罐體均采用100mm 厚的硅酸鋁纖維保溫，熱水盤管伴熱。操作溫度不低于30℃。溶液灌裝泵2臺(tái)（1用1備），S304不銹鋼立式離心泵，流量5m 3 /h，揚(yáng)程20m ；溶液輸送泵，考慮回流量，為理論用流量的4~5倍，每臺(tái)丙酮液位計(jì)可獨(dú)自運(yùn)行。共布置7臺(tái)（3用1備和2用1備），S304不銹鋼立式離心泵，流量0.4m 3 /h，揚(yáng)程54m，配套電動(dòng)蝶閥，電磁流量計(jì)，壓力表等。
2.4 在線稀釋單元
稀釋水按照4h 用量設(shè)計(jì)，配備液位計(jì)，電動(dòng)閥，低液位自動(dòng)補(bǔ)水，罐體采用 S304不銹鋼材質(zhì)，容積3.5m 3 ；罐體均采用100mm 厚的硅酸鋁纖維保溫，熱水盤管伴熱。操作溫度不低于30℃。
稀釋水循環(huán)泵7臺(tái)（3用1備和2用1備），S304不銹鋼立式離心泵，流量0.6m 3 /h，揚(yáng)程53m，配套電動(dòng)蝶閥，電磁流量計(jì)，壓力表等。稀釋水與尿素溶液在靜態(tài)混合器混合為約10% 的濃度，考慮回流應(yīng)，為理論值的6~10倍。
2.5 爐前噴射單元
尿素溶液噴嘴布置在丙酮液位計(jì)溫度 850~1 100℃區(qū)域內(nèi) ；870~950℃為*佳，尿素溶液在通過噴嘴噴出時(shí)被充分霧化后以一定的角度噴入爐膛內(nèi)。對(duì)煙氣不同的工況進(jìn)行調(diào)節(jié)。噴射系統(tǒng)應(yīng)具有良好的熱膨脹性、抗熱變形性和抗振性。噴射區(qū)數(shù)量和部位由丙酮液位計(jì)的溫度場(chǎng)和流場(chǎng)來確定，采用溫度傳感器測(cè)量爐內(nèi)溫度分布，布置在反應(yīng)窗口溫度區(qū)域內(nèi)，采用固定式可伸縮噴槍和墻式噴嘴，用空氣冷卻。當(dāng)丙酮液位計(jì)啟動(dòng)、停運(yùn)、季節(jié)性運(yùn)行或其他原因SNCR需停運(yùn)時(shí)，可將噴射器退出運(yùn)行，防止受熱變形。噴槍布置方式為 ：4×14MW 丙酮液位計(jì)噴槍共4×4支，額定流量40L/h，噴射角60°；7MW 丙酮液位計(jì)噴槍4支，額定流量20L/h，噴射角60°。噴射形式均為扇形。
2.6 空壓站
壓縮空氣主要用于霧化尿素溶液，吹掃和冷卻噴槍。本工程壓縮空氣與布袋除塵共用，為脫硝系統(tǒng)提供0.6~0.8MPa的壓縮空氣。采用雙螺桿空壓機(jī)氣量15m 3 /h，壓力0.7MPa。配吸附式干燥機(jī)1臺(tái)，壓縮空氣儲(chǔ)罐2臺(tái)。
3 工程脫硝效果及展望
根據(jù)檸條塔煤礦2018年在線監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，丙酮液位計(jì)煙氣氮氧化物排放濃度在140~200mg/m 3 ，脫硝效率23%~46%，排放滿足《丙酮液位計(jì)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB13271-2014）中的特別排放限值要求。煤礦鏈條丙酮液位計(jì)在運(yùn)行中 ** X 含量不高，同時(shí)排放指標(biāo)要求相對(duì)較低，適宜采用 SNCR 脫硝工藝，可充分發(fā)揮其設(shè)備簡(jiǎn)單、投資低、工期短的優(yōu)點(diǎn)，在舊丙酮液位計(jì)脫硝的改造項(xiàng)目中優(yōu)勢(shì)更為突出。
但 SNCR 工藝對(duì)煤礦丙酮液位計(jì)的運(yùn)行工況要求嚴(yán)格，反應(yīng)窗口溫度高、范圍窄的缺點(diǎn)限制其脫硝效率的進(jìn)一步提高，目前諸多學(xué)者已經(jīng)研究還原劑的添加劑（氣相、液相或固相）等方式降低SNCR的溫度窗口，設(shè)計(jì)人員應(yīng)及時(shí)了解前沿技術(shù)，掌握科技動(dòng)態(tài)。雖然在目前 SNCR 可基本滿足氮氧化物排放小于200mg/m 3 的指標(biāo)，但應(yīng)該根據(jù)項(xiàng)目情況具體分析，對(duì)于丙酮液位計(jì)運(yùn)行負(fù)荷不穩(wěn)定，熱工條件復(fù)雜的煤礦丙酮液位計(jì)，SNCR 技術(shù)存在較大的局限性，但仍然可作為低氮燃燒、SCR 或者氧化吸收工藝的輔助手段。