刘伟  张浩

（陕钢集团汉中钢铁有限责任公司  陕西  汉中  724200）

摘 要：目前国内脱硫脱硝系统技术逐步趋于成熟，随着“超低排放”及成本、环保要求越来越精细化，开展提升喷氨效率，降低氨水消耗成本是必行之路。汉钢公司通过管路改造优化，建立自动喷氨程序等方式，有效的降低了脱硫脱硝氨水单耗。

关键词：喷氨量  氮氧化物  智能喷氨  结晶

1 前言

随着市场经济的发展，结合行业趋势，降本增效成为必走之路，汉钢烧结脱硫脱硝系统投运近3年时间，期间我们也在不断优化、调整各项成本。该项目投建时氨水蒸发器采用一供二使用，由于管路路线设计缺陷及现场位置受限等原因，双机生产期间喷氨量长期处于1500-2000kg/h，影响氨水消耗持续偏高。汉钢公司根据排放数据，通过调整总喷氨量及两套系统喷氨开度，优化改造喷氨管路，建立智能喷氨程序等方式在降低氨水单耗方面取得了较好的效果。

2降低脱硫脱硝氨水单耗的措施

2.1  参数调整方面

2.1.1通过烧结烟气进入脱硫脱硝系统入口氮氧化物数据及当期总排氮氧化物控制标准范围，稳定喷氨量及双系统喷氨开度取值，对比固定其中某一项，来对比总排氮氧化物参数变化，取的参数关系。再通过单系统检修实际运行的参数作为基准数据，结合双系统生产实际，对比中间气室、氨氮摩尔比、单机入口氮氧化物、喷氨量、实际出口氮氧化物、氨逃逸等参数，最终形成双系统运行匹配合适的喷氨量、开度关系。本系统运行，最终通过调节往通往双机的喷氨开度来调节实际的喷氨量，通过此项调整，氨水单耗降低约0.15kg/t。

2.1.2开停机期间调整

由于本系统为两套吸附塔共用一个总排口，当双系统停机后且二级吸附温度＜60℃，此时开机很难保证氮氧化物排放，或单系统二级温度低，另一台正常生产时的开机2小时内，也难保证氮氧化物排放。针对这一现状，通过摸索调整控制氧含量，结合二级吸附塔内床层不同温度下的喷氨及喷氨量，利用检修查看喷氨嘴，对比不同温度下喷氨管路的情况，通过对停机后喷氨量及喷氨时长以2h-8h及开机前喷氨1h-3h参数多次对比等方式，最终形成不同温度、单、双系统开机条件等情况下的开停机喷氨标准，氮氧化物排放达标率100%，且满足超低排放要求。

2.2  氨水蒸发器分离改造

此系统氨水蒸发器设计为一备一用，以一对二的形式进行喷氨，由于两套系统位置原因，管线路线不一致，导致实际喷氨不匹配，严重影响氨水消耗量，小时喷氨量约为1500kg左右。通过对喷氨量、喷氨开度调整，确定改造方案，在现有蒸发器总管位置切断，将两套氨水蒸发器进行分离，使两套系统使用单独蒸发器运行，若遇一台蒸发器故障也可一对二使用。改造后通过对应入、出口氮氧化物、氨逃逸及中间气室浓度，小时喷氨量降低约800kg，避免了氨水浪费，提高了喷氨效率。通过对氨水蒸发器改造，匹配准确的实际喷氨量，直接降低氨水单耗约0.32kg/t。

3  建立智能喷氨程序

3.1  建立喷氨工艺模型

在实际运行中氮氧化物受制于原燃料变化带来的影响，仅靠人工调整存在滞后现象，不利于环保数据管控及降低成本。后续根据活性炭SCR反应原理、单机烟气量、入、口出氮氧化物、脱硝效率、总排参数等参数连锁，通过在线实验，形成一套喷氨工艺模型，有效的减少了人工操作且成本下降。

表1  喷氨工艺模型

3.2建立智能喷氨

经过以上改造及喷氨调整标准、模型的建立，氨水单耗明显下降，后续又通过自动化程序的加入，设定参数来源、计算模块、报警程序、自动运行程序，连接PLC等，最终完成并投用智能喷氨，有效的降低了氨水单耗及人工操作频次。

4  与烧结联动控制

4.1根据下阶段配矿结构，测算入口参数，对比当前入口硫情况，提前调整脱硫脱硝参数。通过大量实验数据，对比带料量、圆辊前中后室循环时间、一级进二级烟气硫含量、吸附后活性炭硫容及PH测试，总结一套入口硫含量对应活性炭循环时间模型。若一级吸附塔后室活性炭取样化验分析的全硫含量≥4.5%或二级吸附塔前中室活性炭全硫含量≥2.8%时，则以4t/h幅度调大循环量，如果一级吸附塔后室活性炭全硫含量<3%或二级吸附塔前中室活性炭全硫含量<2.2%时，且保证吸附塔温度稳定情况下，每次以2t/h的幅度调小循环量，同步可用SO₂报警仪检测二级吸附塔入口烟气SO₂浓度（不超50mg/Nm³)长期观察调整。

4.2  在高硫矿生产时，对照模型通过提升物料循环，摸索调整圆辊前中后室循环速度，将前室活性炭循环时间提升至30h，中室提升至190h，同时匹配室后室循环时间，让烟气接触前室时间缩短，降低对前室活性炭吸附浓度，确保活性炭在整体系统稳定循环使用。同步提高解析温度由430℃最高提升至445℃，充分解析，在此过程中每周对前中后室及进二级吸附塔活性炭硫容、PH进行检测，通过检测结果对应调整物料循环速度及前中后室圆辊频率，保证了系统安全稳定顺行及合适的喷氨量。

4.3  同步长期对烧结烟道温度控制管控，设定区间控制范围，异常情况及时联系，同步在脱硝主控室电脑设定烟道温度上限声光报警，避免因氧含量升高导致折算NOx偏高，影响排口数据及喷氨量增加。

4.4  本系统阶段性实际入口硫含量超出设计能力上限，当一级活性炭硫容量超标后，大量的SO₂进入二级吸附与NH₃反应形成硫酸氨堵塞活性炭微孔，导致活性炭物理吸附SO₂和NOx能力下降，部分NH₃参与脱硫与SO₂反应，一是造成NH₃用量增加，二是脱硝效率下降，影响NOx排放值升高，若不及时调整，活化速度恢复更加缓慢，系统将面临排放数据超标。

通过与烧结联动，大量实验数据，对比带料量、圆辊前中后室循环时间、一级进二级烟气硫含量、吸附后活性炭硫容及PH测试，总结一套入口硫含量对应活性炭循环时间模型。在高硫矿生产时，对照模型通过提升物料循环，同时匹配室后室循环时间，让烟气接触前室时间缩短，降低对前室活性炭吸附浓度，确保系统稳定运行及氨水消耗降低。

4.5通过在烧结机料面不同位置喷吹蒸汽试验，观察总结入口NOx数据变化，最终形成一套适宜本系统运行降低入口数据的喷吹位置，此项可有效降低入口NOx浓度，实际运行后，约降低氨水单耗0.18kg/t。

表2  配矿结构与硫、活性炭、氨水消耗及产酸量对比

5  日常检查维护方面

5.1定期对氨空混合器管路检查同步对滤网进行吹扫清洗，避免因残留物堵塞滤网及管路，造成蒸发器压力升高及喷氨量减少，影响排放数据升高甚至超标情况。同时对进二级吸附氮气管路进行定期吹扫，避免结晶过量后，引起管道堵塞。

5.2每月对蒸发器置换倒用，同步检查氨水、蒸汽泄压口是否通畅，对在线阀门定期动作，利用检修对喷氨嘴进行检查疏通，保障氨气进入量。

5.3在正常生产期间同步对中间气室二氧化硫浓度进行检测，每周对贫硫焦硫全硫分析（＜2.1%），指导生产调整。

5.4定期对喷氨管道、喷氨格栅检查清理，同步清理气室内“积料”结晶，效验吸附单元前的氨气流量计，确保进入各吸附单元喷氨均匀。

5.5合理区间控制氨气体积浓度，一方面防止氨气着火，另一方面通过调整稀释空气的流量来控制氨气的体积浓度在5%左右，根据吸附塔进、出口氮氧化物浓度，烟气流量的变化及时调整适宜的氨/氮（NH₃/NO_x）比在0.8～1.0之间，当烟囱出口氨逃逸＞3ppm，或NO_x浓度＜20mg/m³（标杆），可降低氨气，也可作为调整手段。

5.6根据活性炭SCR反应原理（4NO+O₂+4NH₃=4N₂+6H₂O知：每脱除1mol的一氧化氮需要消耗1mol的氨气。当氨氮摩尔比（NH3/NO）＜0.8时，氨气量不足，脱硝速度和效率会明显降低。当氨氮摩尔比（NH3/NO）＞1.0时，过量的氨会造成氨逃逸率升高，因此适宜的氨氮摩尔比既能保证活性炭脱硝效率高，也可降低氨逃逸及氨水消耗，同时尽可能提高氨气与烟气的混匀程度，喷入的氨气利用率也会越高，有利于脱硝效率提高，故在生产中合理控制。

6  严控氨水质量

严格把控进厂氨水质量，使用的氨水浓度指标要求≥20%，每车氨水进厂后，在卸车前、中、后三次对罐内进行检查取样，防止出现运输罐车存在罐中罐情况发生，确保进厂使用的氨水质量均达标，坚持“用旧存新”，不断置换。

7取得的效果

通过以上措施氨水单耗降低约0.9kg/t，年产生效益约340余万元。

8结论

1）通过上述措施，本系统氨水单耗较大程度降低，同时排口数据趋于稳定，为烧结生产创造了稳定的先决条件，环保成本显著下降。

2）通过与配矿结构、烧结控制、氨水蒸发器分离、智能喷氨等措施落实，对于直接降低氨水消耗，稳定NOx数据排放及脱硫脱硝系统稳定运行有着重要意义。

3)活性炭脱硫脱硝作为一种高效的气体净化技术，在降低氨水消耗方面仍有很大的提升空间。未来研究可以进一步关注活性炭的改性、新型催化剂的开发以及反应机理的深入研究等方面，以推动活性炭脱硫脱硝技术的进一步发展并降低氨水消耗。

4）综上所述，通过一系列调整，可以有效降低活性炭脱硫脱硝过程中的氨水消耗，这不仅有助于提高脱硫脱硝效率，还有助于实现环保和经济的双重目标。同时，未来的研究应继续探索新的技术和方法，以进一步降低氨水消耗并推动活性炭脱硫脱硝技术的持续发展。