脫硫脫硝裝置外排水氨氮超標原因分析

1、 脫硫脫硝裝置外排水氨氮脫硫脫硝裝置外排水氨氮 超標原因分析超標原因分析 匯報人：李漢華匯報人：李漢華20162016年年9 9月月目目 錄錄一、一、 前言前言二、二、 脫硫脫硝裝置簡介脫硫脫硝裝置簡介三、三、 裝置運行中存在的問題裝置運行中存在的問題四、四、 外排水氨氮超標原因分析外排水氨氮超標原因分析五、五、 催化裂化再生煙氣含氨量推算催化裂化再生煙氣含氨量推算六、六、 結(jié)論結(jié)論一、前言一、前言 于于20142014年新建并投用了年新建并投用了1#1#、2#2#脫硫脫硝裝置，對兩套催脫硫脫硝裝置，對兩套催化裂化裝置的再生煙氣污染物排放進行治理。煙氣設(shè)計處理化裂化裝置的再生煙氣污染物排放進行

2、治理。煙氣設(shè)計處理量分別為量分別為100000Nm/h100000Nm/h、150000Nm/h150000Nm/h。 該項目由中石化寧波工程公司進行總體設(shè)計，中石化第該項目由中石化寧波工程公司進行總體設(shè)計，中石化第五建設(shè)公司承建。兩套脫硫脫硝裝置分別于五建設(shè)公司承建。兩套脫硫脫硝裝置分別于20142014年年1212月月2121日日和和20142014年年1212月月3030日開車成功，裝置開車運行以來，煙氣排放日開車成功，裝置開車運行以來，煙氣排放污染物的含量已達到設(shè)計指標，但污染物的含量已達到設(shè)計指標，但2#2#裝置一直存在外排水氨裝置一直存在外排水氨氮超標現(xiàn)象，本文主要對氮超標現(xiàn)象，本

3、文主要對2#2#脫硫脫硝外排水氨氮含量超標的脫硫脫硝外排水氨氮含量超標的原因進行分析，原因進行分析，通過排除通過排除法法，得出催化裂化再生煙氣中攜帶，得出催化裂化再生煙氣中攜帶氨氣是導致氨氣是導致2#2#脫硫脫硝裝置外排水氨氮超標的直接原因脫硫脫硝裝置外排水氨氮超標的直接原因。二、脫硫脫硝裝置簡介二、脫硫脫硝裝置簡介圖圖1 1 脫硫脫硝裝置流程圖脫硫脫硝裝置流程圖三、裝置運行中存在的問題三、裝置運行中存在的問題 2# 2#脫硫脫硝裝置開車以來，外排水氨氮含量一直較高，脫硫脫硝裝置開車以來，外排水氨氮含量一直較高，不能達到設(shè)計指標，不能達到設(shè)計指標，脫硫脫硝裝置的實際外排水氨氮含量脫硫脫硝裝置的

4、實際外排水氨氮含量遠大于設(shè)計指標遠大于設(shè)計指標15mg/L15mg/L。根據(jù)近半年數(shù)據(jù)分析，外排水氨根據(jù)近半年數(shù)據(jù)分析，外排水氨氮含量波動較大，氮含量波動較大，平均在平均在350 mg/L350 mg/L左右左右。 實際運行狀況見表實際運行狀況見表1 1 三、裝置運行中存在的問題三、裝置運行中存在的問題項目項目進裝置前進裝置前出裝置后出裝置后設(shè)計值設(shè)計值實際值實際值設(shè)計值設(shè)計值實際值（均值）實際值（均值）NONOx x/(mg/(mgm m-3-3) )3503501151151001008 8SOSO2 2 /(mg /(mgm m-3-3) )15001500990990100100404

5、0粉塵粉塵/(mg/(mgm m-3-3) )20020030301818煙氣流量煙氣流量/(mg/(mgh h-1-1) )128761128761120000120000外排水外排水SS/(mgSS/(mgL L-1-1) )70706666外排水外排水COD/(mgCOD/(mgL L-1-1) )60605050外排水氨氮外排水氨氮/(mg/(mgL L-1-1) )1515350350表表 1 2#1 2#脫硫脫硝裝置排放量脫硫脫硝裝置排放量四、外排水氨氮超標原因分析四、外排水氨氮超標原因分析 氨氮氨氮是指水中以游離氨（是指水中以游離氨（NH3）和銨離子（）和銨離子（NH4+）形式存

6、在的氮，一般以形式存在的氮，一般以NH4-N表示。表示。 根據(jù)脫硫脫硝反應(yīng)機理，在脫硫脫硝及廢水處理的根據(jù)脫硫脫硝反應(yīng)機理，在脫硫脫硝及廢水處理的過程中，是不會有化學反應(yīng)產(chǎn)生過程中，是不會有化學反應(yīng)產(chǎn)生NH4+ 。正常情況下，。正常情況下，只有脫硝單元噴入的氨氣量過多，氨氣無法全部參加只有脫硝單元噴入的氨氣量過多，氨氣無法全部參加脫硝反應(yīng)，逃逸氨隨煙氣進入綜合塔，溶入漿液中，脫硝反應(yīng)，逃逸氨隨煙氣進入綜合塔，溶入漿液中，漿液進入廢水處理單元，最終導致外排水氨氮含量超漿液進入廢水處理單元，最終導致外排水氨氮含量超標。標。四、外排水氨氮超標原因分析四、外排水氨氮超標原因分析4.1 脫硝單元噴氨量過

7、多的可能性脫硝單元噴氨量過多的可能性 2#脫硫脫硝單元停止噴氨，外排水氨氮含量仍超標。脫硫脫硝單元停止噴氨，外排水氨氮含量仍超標。2月份月份外排水氨氮數(shù)據(jù)見圖外排水氨氮數(shù)據(jù)見圖2，可排除噴氨量過多導致氨氮含量超標可排除噴氨量過多導致氨氮含量超標圖圖 2 22 2月份外排水氨氮排放趨勢圖月份外排水氨氮排放趨勢圖四、外排水氨氮超標原因分析四、外排水氨氮超標原因分析4.2 脫硫脫硝裝置物料攜帶的可能性脫硫脫硝裝置物料攜帶的可能性 在脫硝單元停止噴氨后，外排水的氨氮含量仍超標，有在脫硝單元停止噴氨后，外排水的氨氮含量仍超標，有可能是脫硫脫硝裝置中參與反應(yīng)的物料中含有氨或可能是脫硫脫硝裝置中參與反應(yīng)的物

8、料中含有氨或NH4+ ，導，導致外排水氨氮含量超標。致外排水氨氮含量超標。 脫硫脫硝裝置主要物料有脫硫脫硝裝置主要物料有CO煙氣、堿液、綜合車間來煙氣、堿液、綜合車間來氣氨、污水處理場來氨、新鮮水、絮凝劑、氧化風、稀釋風氣氨、污水處理場來氨、新鮮水、絮凝劑、氧化風、稀釋風等等8路流程，見圖路流程，見圖3。 四、外排水氨氮超標原因分析四、外排水氨氮超標原因分析圖圖 3 2#3 2#脫硫脫硝物料進出示意圖脫硫脫硝物料進出示意圖四、外排水氨氮超標原因分析四、外排水氨氮超標原因分析分析：分析： 如圖如圖3所示，綜合來氣氨、二污來氨流程已關(guān)閉，不所示，綜合來氣氨、二污來氨流程已關(guān)閉，不會有氨進入；稀釋風

9、、氧化風為空氣，也不會攜帶氨。會有氨進入；稀釋風、氧化風為空氣，也不會攜帶氨。 從物料圖中可看出，從物料圖中可看出，若是堿液、新鮮水、絮凝劑中攜若是堿液、新鮮水、絮凝劑中攜帶氨，帶氨，其攜帶的氨將直接溶入漿液中，最后隨外排水排出；其攜帶的氨將直接溶入漿液中，最后隨外排水排出；若是煙氣中攜帶氨氣，若是煙氣中攜帶氨氣，那么煙氣中攜帶的氨氣，先進入脫那么煙氣中攜帶的氨氣，先進入脫硝單元與煙氣中的氮氧化物反應(yīng)，多余的氨氣逃逸后才會硝單元與煙氣中的氮氧化物反應(yīng)，多余的氨氣逃逸后才會進入綜合塔溶入漿液中，最后隨外排水排出。進入綜合塔溶入漿液中，最后隨外排水排出。 四、外排水氨氮超標原因分析四、外排水氨氮超

10、標原因分析驗證：驗證： 根據(jù)物料平衡關(guān)系可得出：根據(jù)物料平衡關(guān)系可得出： 進入裝置的氨量等于外排水的氨量?？捎嬎愠鰤A進入裝置的氨量等于外排水的氨量?？捎嬎愠鰤A液、新鮮水、絮凝劑中攜帶氨氣對外排水中氨氮濃液、新鮮水、絮凝劑中攜帶氨氣對外排水中氨氮濃度影響的大小。計算見下表度影響的大小。計算見下表2。外排水中氨濃度外排水中氨濃度= 物料中氨濃度物料中氨濃度 * 物料流量物料流量 / 外排水流量外排水流量四、外排水氨氮超標原因分析四、外排水氨氮超標原因分析項目項目堿液堿液新鮮水新鮮水絮凝劑絮凝劑共計共計物料中檢測氨濃度物料中檢測氨濃度/ /（mgmgL L-1-1）4.03 4.03 3.81 3.

11、81 14.4 14.4 物料流量物料流量/ /（L Lh h-1-1）1000 1000 20000 20000 8 8物料中氨總量物料中氨總量/ /（mgmgL L-1-1）403040307620076200115.2115.2折算外排水中氨濃度折算外排水中氨濃度/ /（mgmgL L-1-1）（外排水流量按（外排水流量按7000 L/h7000 L/h計）計）0.57 0.57 10.89 10.89 0.020.0211.4811.48 從表從表2可以看出，堿液、新鮮水、絮凝劑三者氨氮含量總可以看出，堿液、新鮮水、絮凝劑三者氨氮含量總和為和為11.48mg/L，小于外排水氨氮排放指標

12、，小于外排水氨氮排放指標15mg/L，且從圖，且從圖2中看出，外排水氨氮濃度基本都超過了中看出，外排水氨氮濃度基本都超過了15mg/L，有時甚至，有時甚至達到達到1000mg/L以上，以上，由此可排除堿液、新鮮水、絮凝劑是由此可排除堿液、新鮮水、絮凝劑是造成外排水氨氮超標的原因。造成外排水氨氮超標的原因。表表 2 2 物料攜帶氨氣對外排水氨氮濃度影響物料攜帶氨氣對外排水氨氮濃度影響四、外排水氨氮超標原因分析四、外排水氨氮超標原因分析4.3 催化再生煙氣攜帶氨氣的可能性催化再生煙氣攜帶氨氣的可能性 催化裂化裝置再生器的操作模式有兩種基本類型：催化裂化裝置再生器的操作模式有兩種基本類型：完全燃完全

13、燃燒再生和部分燃燒再生燒再生和部分燃燒再生。 在部分燃燒再生條件下，催化劑上的焦炭部分燒掉，再生在部分燃燒再生條件下，催化劑上的焦炭部分燒掉，再生煙氣中含有較多的煙氣中含有較多的CO，還含有還原態(tài)的含氮化合物，還含有還原態(tài)的含氮化合物HCN和和NH3，通常檢測不到，通常檢測不到NOx。 完全燃燒再生時，通過通入過量空氣或采用完全燃燒再生時，通過通入過量空氣或采用CO燃燒促進燃燒促進劑，催化劑上的焦炭燃燒比較完全，煙氣中劑，催化劑上的焦炭燃燒比較完全，煙氣中CO含量很低，含量很低，NOx的含量較高，還原態(tài)含氮化合物的含量較高，還原態(tài)含氮化合物HCN和和NH3的含量極低。的含量極低。四、外排水氨氮

14、超標原因分析四、外排水氨氮超標原因分析 煙氣中過剩氧含量較大時煙氣中過剩氧含量較大時(o21.8)，有利于，有利于SO3氣體氣體的生成，而的生成，而NH3等還原性氣體的含量很小；反之，在過剩氧含等還原性氣體的含量很??；反之，在過剩氧含量較小的情況下量較小的情況下(o2 1.5)，煙氣的還原性氣氛增強，煙氣的還原性氣氛增強， NH3等還原性氣體的含量大大增加，如兩段再生器的一再煙氣等還原性氣體的含量大大增加，如兩段再生器的一再煙氣1 。 催化裂化專家對催化裂化待生催化劑氧化再生過程中的基催化裂化專家對催化裂化待生催化劑氧化再生過程中的基元反應(yīng)和中間產(chǎn)物進行了研究。提出元反應(yīng)和中間產(chǎn)物進行了研究。

15、提出NH3和和HCN是在是在350以以上焦炭裂化和水解的產(chǎn)物上焦炭裂化和水解的產(chǎn)物2 。 摘自：摘自： 1楊德風，劉凱，張金銳等楊德風，劉凱，張金銳等.從催化裂化煙氣分析結(jié)果探討再生設(shè)備的從催化裂化煙氣分析結(jié)果探討再生設(shè)備的腐蝕開裂腐蝕開裂J.石油煉制與化工石油煉制與化工.2001.32（3） 2于道永，徐海，闕國和于道永，徐海，闕國和.催化裂化催化劑再生過程中的氮化學進展催化裂化催化劑再生過程中的氮化學進展J. 化工進展，化工進展，2009，28（12）四、外排水氨氮超標原因分析四、外排水氨氮超標原因分析 這說明催化裂化裝置貧氧燃燒時，再生煙氣中這說明催化裂化裝置貧氧燃燒時，再生煙氣中攜帶氨

16、氣理論上客觀存在。攜帶氨氣理論上客觀存在。4.4 結(jié)果分析結(jié)果分析 2#催化裂化裝置采用的是催化裂化裝置采用的是貧氧燃燒再生方式貧氧燃燒再生方式，再生，再生煙氣中可能攜帶氨氣，若催化再生煙氣中攜帶氨氣量煙氣中可能攜帶氨氣，若催化再生煙氣中攜帶氨氣量大于脫硝所需氨氣量，將導致外排水氨氮濃度超標。大于脫硝所需氨氣量，將導致外排水氨氮濃度超標。 由于煙氣中攜帶的氨氣濃度非常小，且煙氣溫度高，由于煙氣中攜帶的氨氣濃度非常小，且煙氣溫度高，常規(guī)儀器很難檢測出，通過進脫硫脫硝物料排除法得常規(guī)儀器很難檢測出，通過進脫硫脫硝物料排除法得出，催化裂化再生煙氣中攜帶氨氣是導致脫硫脫硝裝出，催化裂化再生煙氣中攜帶氨

17、氣是導致脫硫脫硝裝置外排水氨氮超標的直接原因。置外排水氨氮超標的直接原因。四、外排水氨氮超標原因分析四、外排水氨氮超標原因分析五、催化裂化再生煙氣實際含氨量推算五、催化裂化再生煙氣實際含氨量推算推算：推算： 上述分析可知，催化裂化再生煙氣中含有一定量的上述分析可知，催化裂化再生煙氣中含有一定量的氨氣，在脫硝單元中與再生煙氣中的氨氣，在脫硝單元中與再生煙氣中的NO發(fā)生化學反應(yīng)發(fā)生化學反應(yīng)消耗一部分后，多余的氨氣進入脫硫單元，最后隨外排消耗一部分后，多余的氨氣進入脫硫單元，最后隨外排廢水排出，導致外排廢水中的氨氮含量超標。廢水排出，導致外排廢水中的氨氮含量超標。根據(jù)物料平衡：根據(jù)物料平衡：再生煙氣

18、中氨氣量再生煙氣中氨氣量=脫硝單元消耗的氨氣量脫硝單元消耗的氨氣量+脫硝后逃逸氨量脫硝后逃逸氨量五、催化裂化再生煙氣實際含氨量推算五、催化裂化再生煙氣實際含氨量推算 煙氣中煙氣中NOxNOx全部按全部按NONO計算，煙氣流量按計算，煙氣流量按120000 Nm/h120000 Nm/h計，計，進、出脫硝單元進、出脫硝單元NOxNOx濃度分別按濃度分別按115 mg/Nm115 mg/Nm、8mg/Nm8mg/Nm計，外計，外排水流量按排水流量按7t/h7t/h計，外排水氨氮按計，外排水氨氮按350 mg/Nm350 mg/Nm計，式中計，式中1717為為NHNH3 3相對分子量，相對分子量，3030為為NONO相對分子量。以上數(shù)據(jù)按裝置運行平相對分子量。以上數(shù)據(jù)按裝置運行平均值取值。均值取值。 =（進脫硝單元進脫硝單元-出脫硝單元出脫硝單元）* *17/30+17/30+外排水氨氮含量外排水氨氮含量