石化设备脱硝改造中的问题及解决方法

引言：

一般来说SCR脱硝原理是指在烟气和氨气混合后，通过催化剂催化，将烟气中的NOx转化为N2，来达到脱硝的目的。

影响脱硝的效果的要素主要有以下几点：

(1)SCR脱硝催化剂的催化效果。

(2)烟气和氨气的混合情况

(3)烟气温度和流速

(4)密封效果

而脱硝改造实际情况中会遇到以下的问题：

1实物尺寸偏差和基础沉降带来的设备尺寸偏差

由于原石化设备制造时间比较早，受当时技术和图纸保存的影响，导致原图纸不完整，无法确认原尺寸。所以需测量实物尺寸。另外需准备与原设备接口偏差需做的调整方案或原材料。

我参与的几个脱硝改造项目都遇到原设备接口尺寸与设备图纸有误差的情况，另外由于是外保温，停炉前无法确定尺寸，需在停炉后测量并按实际结构修改。此处结构，建议使用在脱硝设备的接口面上增加角钢法兰面。只要接口的尺寸在法兰面的范围内即可焊接。类似情况可以解决大部分接口的尺寸偏差问题。

2脱硝改造项目的工期一般都有限制，因为一般改造都在停炉大修时候进行，如果时间过长会影响业主收益，所以一般都要求保证现场施工周期尽可能的短。

故脱硝设备应尽可能的模块化制造，对应脱硝反应器设计时应注意：1.衬里设计为内保温结构，用陶瓷纤维毯或者岩棉的结构有利于模块运输。2.分界面处为槽钢分界面，用螺栓连接，另外用陶瓷纤维带密封，内侧密封焊接(或者外侧用密封胶)。3.烟气导流片也成模块化供货。

3众所周知，催化剂是有有效期的，一般使用寿命在2年左右。所以，需要考虑催化剂的更换。而催化剂的吊装受现场情况影响很大。

有些脱硝设备附近空间合理可以用吊机直接吊装就位，但是有些情况不能用吊机，尤其是在设备均已安装就位的情况下，现场没有足够的空间供吊机使用，所以一般在脱硝反应器上需要预留催化剂吊装梁，然后通过起升设备将催化剂模块吊装到催化剂安装平台，再安装就位。

4而催化剂吊装到催化剂安装平台后，安装到脱硝反应器内部的方式对催化剂模块更换的效率影响很大，也是在设计时需要考虑的问题。

一般催化剂生产厂商考虑到现场方便安装设计催化剂模块时是设计为500*500的小模块，重量70kg，可供2个人现场直接搬运，但是，考虑到这种情况下，催化剂模块数量比较多，导致搬运和后期密封比较麻烦。另外由于催化剂安装好后，在安装密封过程中需要工人爬上催化剂上表面，而催化剂受材质所限，一般不能直接承受工人重量。

所以建议将催化剂模块进行模块化吗，即将多个催化剂通过钢结构整合成一个大模块，大模块本身可以在车间内完成施工，并做好小模块之间的密封，另外注意设计好吊耳，方便安装。这样模块的安装数量和密封分界面数量就减少了，对应现场更换的的工作量减少，有利于提高更换效率。而且大模块本身由钢结构加工，自身能承受压力，而且在模块钢结构上面铺好木板，方便工人在上面走动施工。当然这种情况下由于成为整体模块，重量大就不是光靠人工可以搬运，这时需要用液压板车搬运。注意在设计催化剂支撑平台时需要考虑液压板车的使用。

5催化剂密封要求，为保证氨逃逸率符合要求，在设计设备时，需要保证不能存在烟气短路的情况，故对催化剂位置的密封要求很高。

故催化剂模块和催化剂支撑平台之间，催化剂模块与催化剂模块之间，催化剂模块和反应器侧墙之间都需要密封。为保证密封效果，一般建议这些位置考虑设计两道密封结构，分别在催化剂顶部和催化剂底部。可以考虑通过陶瓷纤维带，陶瓷纤维毯或者导流板等结构，但是这些密封带在现场施工时很容易漏掉，尤其是在催化剂模块和催化剂支撑平台之间的密封陶瓷纤维带需要在催化剂模块安装前安装好，可以用胶带先固定在平台上。

6在衬里施工中遇到很多个问题。这边分别介绍一下相关情况。

考虑到模块化发货和提高耐冲刷效果，文章介绍的保温结构为陶瓷纤维毯+不锈钢封板。这种结构安装需要注意几个问题：

首先这种情况不锈钢封板的安装顺序需要逆着烟气流动方向，这样可以保证顺着烟气流向，前一块封板压在后一块封板上，不会有烟气顺着封板之间的间隙直接进入衬里内。

其次不锈钢封板之间不允许焊接，因为符合催化剂反应条件的烟气温度一般为320～400℃,因此需要考虑不锈钢封板受热膨胀量。故单块不锈钢板形状建议为边长1.2m左右的正方形，一方面考虑到市场上不锈钢封板的常规尺寸，节约材料，另外一方面就是考虑膨胀量。

另外在项目执行过程中，发现衬里挡板上的螺母在运输过程中容易掉落，故建议在出厂前将螺母和螺栓点焊，以破坏螺纹。注意分界面附近一排锚固钉螺母现场需要调整，不能在厂内点焊固定。

7除了衬里施工问题，还有就是衬里施工后设备表面部分位置超温的情况。超温原因主要有几种情况：

(1)由于脱硝设备内部有大量的导流板，催化剂支撑结构，吹灰器支撑结构等。这部分的结构都需要在设备本体上生根。而这些生根的位置比较容易出现温度超温的情况。建议对于这些位置，首先所有支撑外部都通过一层陶瓷纤维毯与烟气中的钢结构隔离，而且组装后的间隙中都塞满陶瓷纤维的散棉。

(2)在内外保温对接位置覆盖不到位导致超温，因为一般旧炉子的余热回收部分一般是按外保温设计，而脱硝模块为内保温，所以存在内外保温分界面，内外保温的重叠部位一定要大于衬里厚度，另外分界面处包裹在外保温内侧的钢结构一定尽可能简单，防止把热传导到外侧。

摘要：由于环境问题日益严重的今天，国家对环保的要求也日益严格，在石化行业中，很多老设备改造过程中，需要考虑越来越严格的烟气中的NOx的排放要求。由于现阶段成本和技术所限，低NOx燃烧器的效果还不够好，部分老设备无法通过更新燃烧器来达到降低NOx化物排放的目的。所以在烟道中增加SCR脱硝设备改造是较为常见的方案。文章结合SCR脱硝项目实际执行过程中遇到的问题进行阐述，并提出有效的应对措施。

关键词：SCR,脱硝,模块化,催化剂,密封,保温

参考文献

[1] 杜振.燃煤电厂烟气SCR脱硝成本分析和优化，中国电力，2013.

[2] 刘武标.影响火电厂烟气脱硝效率的主要因素研究，工业安全与环保，2013.

[3] 翟永杰.基于现场数据的SCR脱硝反应器建模，计算机仿真，2014.

[4] 刘创. SCR脱硝反应器内流动的物理模拟实验研究，电站系统工程，2010.

[5] 徐妍. SCR脱硝反应器导流板的结构设计，热力发电，2008.