脱硫脱硝装置外排水氨氮超标原因分析

1、 脱硫脱硝装置外排水氨氮脱硫脱硝装置外排水氨氮 超标原因分析超标原因分析 汇报人：李汉华汇报人：李汉华20162016年年9 9月月目目 录录一、一、 前言前言二、二、 脱硫脱硝装置简介脱硫脱硝装置简介三、三、 装置运行中存在的问题装置运行中存在的问题四、四、 外排水氨氮超标原因分析外排水氨氮超标原因分析五、五、 催化裂化再生烟气含氨量推算催化裂化再生烟气含氨量推算六、六、 结论结论一、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#脱硫脱硝装置，对两套催脱硫脱硝装置，对两套催化裂化装置的再生烟气污染物排放进行治理。烟气设计处理化裂化装置的再生烟气污染物排放进行

2、治理。烟气设计处理量分别为量分别为100000Nm/h100000Nm/h、150000Nm/h150000Nm/h。 该项目由中石化宁波工程公司进行总体设计，中石化第该项目由中石化宁波工程公司进行总体设计，中石化第五建设公司承建。两套脱硫脱硝装置分别于五建设公司承建。两套脱硫脱硝装置分别于20142014年年1212月月2121日日和和20142014年年1212月月3030日开车成功，装置开车运行以来，烟气排放日开车成功，装置开车运行以来，烟气排放污染物的含量已达到设计指标，但污染物的含量已达到设计指标，但2#2#装置一直存在外排水氨装置一直存在外排水氨氮超标现象，本文主要对氮超标现象，本

3、文主要对2#2#脱硫脱硝外排水氨氮含量超标的脱硫脱硝外排水氨氮含量超标的原因进行分析，原因进行分析，通过排除通过排除法法，得出催化裂化再生烟气中携带，得出催化裂化再生烟气中携带氨气是导致氨气是导致2#2#脱硫脱硝装置外排水氨氮超标的直接原因脱硫脱硝装置外排水氨氮超标的直接原因。二、脱硫脱硝装置简介二、脱硫脱硝装置简介图图1 1 脱硫脱硝装置流程图脱硫脱硝装置流程图三、装置运行中存在的问题三、装置运行中存在的问题 2# 2#脱硫脱硝装置开车以来，外排水氨氮含量一直较高，脱硫脱硝装置开车以来，外排水氨氮含量一直较高，不能达到设计指标，不能达到设计指标，脱硫脱硝装置的实际外排水氨氮含量脱硫脱硝装置的

4、实际外排水氨氮含量远大于设计指标远大于设计指标15mg/L15mg/L。根据近半年数据分析，外排水氨根据近半年数据分析，外排水氨氮含量波动较大，氮含量波动较大，平均在平均在350 mg/L350 mg/L左右左右。 实际运行状况见表实际运行状况见表1 1 三、装置运行中存在的问题三、装置运行中存在的问题项目项目进装置前进装置前出装置后出装置后设计值设计值实际值实际值设计值设计值实际值（均值）实际值（均值）NONOx x/(mg/(mgm m-3-3) )3503501151151001008 8SOSO2 2 /(mg /(mgm m-3-3) )15001500990990100100404

5、0粉尘粉尘/(mg/(mgm m-3-3) )20020030301818烟气流量烟气流量/(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#脱硫脱硝装置排放量脱硫脱硝装置排放量四、外排水氨氮超标原因分析四、外排水氨氮超标原因分析 氨氮氨氮是指水中以游离氨（是指水中以游离氨（NH3）和铵离子（）和铵离子（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。 根据脱硫脱硝反应机理，在脱硫脱硝及废水处理的根据脱硫脱硝反应机理，在脱硫脱硝及废水处理的过程中，是不会有化学反应产生过程中，是不会有化学反应产生NH4+ 。正常情况下，。正常情况下，只有脱硝单元喷入的氨气量过多，氨气无法全部参加只有脱硝单元喷入的氨气量过多，氨气无法全部参加脱硝反应，逃逸氨随烟气进入综合塔，溶入浆液中，脱硝反应，逃逸氨随烟气进入综合塔，溶入浆液中，浆液进入废水处理单元，最终导致外排水氨氮含量超浆液进入废水处理单元，最终导致外排水氨氮含量超标。标。四、外排水氨氮超标原因分析四、外排水氨氮超标原因分析4.1 脱硝单元喷氨量过

7、多的可能性脱硝单元喷氨量过多的可能性 2#脱硫脱硝单元停止喷氨，外排水氨氮含量仍超标。脱硫脱硝单元停止喷氨，外排水氨氮含量仍超标。2月份月份外排水氨氮数据见图外排水氨氮数据见图2，可排除喷氨量过多导致氨氮含量超标可排除喷氨量过多导致氨氮含量超标图图 2 22 2月份外排水氨氮排放趋势图月份外排水氨氮排放趋势图四、外排水氨氮超标原因分析四、外排水氨氮超标原因分析4.2 脱硫脱硝装置物料携带的可能性脱硫脱硝装置物料携带的可能性 在脱硝单元停止喷氨后，外排水的氨氮含量仍超标，有在脱硝单元停止喷氨后，外排水的氨氮含量仍超标，有可能是脱硫脱硝装置中参与反应的物料中含有氨或可能是脱硫脱硝装置中参与反应的物

8、料中含有氨或NH4+ ，导，导致外排水氨氮含量超标。致外排水氨氮含量超标。 脱硫脱硝装置主要物料有脱硫脱硝装置主要物料有CO烟气、碱液、综合车间来烟气、碱液、综合车间来气氨、污水处理场来氨、新鲜水、絮凝剂、氧化风、稀释风气氨、污水处理场来氨、新鲜水、絮凝剂、氧化风、稀释风等等8路流程，见图路流程，见图3。 四、外排水氨氮超标原因分析四、外排水氨氮超标原因分析图图 3 2#3 2#脱硫脱硝物料进出示意图脱硫脱硝物料进出示意图四、外排水氨氮超标原因分析四、外排水氨氮超标原因分析分析：分析： 如图如图3所示，综合来气氨、二污来氨流程已关闭，不所示，综合来气氨、二污来氨流程已关闭，不会有氨进入；稀释风

9、、氧化风为空气，也不会携带氨。会有氨进入；稀释风、氧化风为空气，也不会携带氨。 从物料图中可看出，从物料图中可看出，若是碱液、新鲜水、絮凝剂中携若是碱液、新鲜水、絮凝剂中携带氨，带氨，其携带的氨将直接溶入浆液中，最后随外排水排出；其携带的氨将直接溶入浆液中，最后随外排水排出；若是烟气中携带氨气，若是烟气中携带氨气，那么烟气中携带的氨气，先进入脱那么烟气中携带的氨气，先进入脱硝单元与烟气中的氮氧化物反应，多余的氨气逃逸后才会硝单元与烟气中的氮氧化物反应，多余的氨气逃逸后才会进入综合塔溶入浆液中，最后随外排水排出。进入综合塔溶入浆液中，最后随外排水排出。 四、外排水氨氮超标原因分析四、外排水氨氮超

10、标原因分析验证：验证： 根据物料平衡关系可得出：根据物料平衡关系可得出： 进入装置的氨量等于外排水的氨量。可计算出碱进入装置的氨量等于外排水的氨量。可计算出碱液、新鲜水、絮凝剂中携带氨气对外排水中氨氮浓液、新鲜水、絮凝剂中携带氨气对外排水中氨氮浓度影响的大小。计算见下表度影响的大小。计算见下表2。外排水中氨浓度外排水中氨浓度= 物料中氨浓度物料中氨浓度 * 物料流量物料流量 / 外排水流量外排水流量四、外排水氨氮超标原因分析四、外排水氨氮超标原因分析项目项目碱液碱液新鲜水新鲜水絮凝剂絮凝剂共计共计物料中检测氨浓度物料中检测氨浓度/ /（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物料中氨总量物料中氨总量/ /（mgmgL L-1-1）403040307620076200115.2115.2折算外排水中氨浓度折算外排水中氨浓度/ /（mgmgL L-1-1）（外排水流量按（外排水流量按7000 L/h7000 L/h计）计）0.57 0.57 10.89 10.89 0.020.0211.4811.48 从表从表2可以看出，碱液、新鲜水、絮凝剂三者氨氮含量总可以看出，碱液、新鲜水、絮凝剂三者氨氮含量总和为和为11.48mg/L，小于外排水氨氮排放指标

12、，小于外排水氨氮排放指标15mg/L，且从图，且从图2中看出，外排水氨氮浓度基本都超过了中看出，外排水氨氮浓度基本都超过了15mg/L，有时甚至，有时甚至达到达到1000mg/L以上，以上，由此可排除碱液、新鲜水、絮凝剂是由此可排除碱液、新鲜水、絮凝剂是造成外排水氨氮超标的原因。造成外排水氨氮超标的原因。表表 2 2 物料携带氨气对外排水氨氮浓度影响物料携带氨气对外排水氨氮浓度影响四、外排水氨氮超标原因分析四、外排水氨氮超标原因分析4.3 催化再生烟气携带氨气的可能性催化再生烟气携带氨气的可能性 催化裂化装置再生器的操作模式有两种基本类型：催化裂化装置再生器的操作模式有两种基本类型：完全燃完全

13、燃烧再生和部分燃烧再生烧再生和部分燃烧再生。 在部分燃烧再生条件下，催化剂上的焦炭部分烧掉，再生在部分燃烧再生条件下，催化剂上的焦炭部分烧掉，再生烟气中含有较多的烟气中含有较多的CO，还含有还原态的含氮化合物，还含有还原态的含氮化合物HCN和和NH3，通常检测不到，通常检测不到NOx。 完全燃烧再生时，通过通入过量空气或采用完全燃烧再生时，通过通入过量空气或采用CO燃烧促进燃烧促进剂，催化剂上的焦炭燃烧比较完全，烟气中剂，催化剂上的焦炭燃烧比较完全，烟气中CO含量很低，含量很低，NOx的含量较高，还原态含氮化合物的含量较高，还原态含氮化合物HCN和和NH3的含量极低。的含量极低。四、外排水氨氮

14、超标原因分析四、外排水氨氮超标原因分析 烟气中过剩氧含量较大时烟气中过剩氧含量较大时(o21.8)，有利于，有利于SO3气体气体的生成，而的生成，而NH3等还原性气体的含量很小；反之，在过剩氧含等还原性气体的含量很小；反之，在过剩氧含量较小的情况下量较小的情况下(o2 1.5)，烟气的还原性气氛增强，烟气的还原性气氛增强， NH3等还原性气体的含量大大增加，如两段再生器的一再烟气等还原性气体的含量大大增加，如两段再生器的一再烟气1 。 催化裂化专家对催化裂化待生催化剂氧化再生过程中的基催化裂化专家对催化裂化待生催化剂氧化再生过程中的基元反应和中间产物进行了研究。提出元反应和中间产物进行了研究。

15、提出NH3和和HCN是在是在350以以上焦炭裂化和水解的产物上焦炭裂化和水解的产物2 。 摘自：摘自： 1杨德风，刘凯，张金锐等杨德风，刘凯，张金锐等.从催化裂化烟气分析结果探讨再生设备的从催化裂化烟气分析结果探讨再生设备的腐蚀开裂腐蚀开裂J.石油炼制与化工石油炼制与化工.2001.32（3） 2于道永，徐海，阙国和于道永，徐海，阙国和.催化裂化催化剂再生过程中的氮化学进展催化裂化催化剂再生过程中的氮化学进展J. 化工进展，化工进展，2009，28（12）四、外排水氨氮超标原因分析四、外排水氨氮超标原因分析 这说明催化裂化装置贫氧燃烧时，再生烟气中这说明催化裂化装置贫氧燃烧时，再生烟气中携带氨

16、气理论上客观存在。携带氨气理论上客观存在。4.4 结果分析结果分析 2#催化裂化装置采用的是催化裂化装置采用的是贫氧燃烧再生方式贫氧燃烧再生方式，再生，再生烟气中可能携带氨气，若催化再生烟气中携带氨气量烟气中可能携带氨气，若催化再生烟气中携带氨气量大于脱硝所需氨气量，将导致外排水氨氮浓度超标。大于脱硝所需氨气量，将导致外排水氨氮浓度超标。 由于烟气中携带的氨气浓度非常小，且烟气温度高，由于烟气中携带的氨气浓度非常小，且烟气温度高，常规仪器很难检测出，通过进脱硫脱硝物料排除法得常规仪器很难检测出，通过进脱硫脱硝物料排除法得出，催化裂化再生烟气中携带氨气是导致脱硫脱硝装出，催化裂化再生烟气中携带氨

17、气是导致脱硫脱硝装置外排水氨氮超标的直接原因。置外排水氨氮超标的直接原因。四、外排水氨氮超标原因分析四、外排水氨氮超标原因分析五、催化裂化再生烟气实际含氨量推算五、催化裂化再生烟气实际含氨量推算推算：推算： 上述分析可知，催化裂化再生烟气中含有一定量的上述分析可知，催化裂化再生烟气中含有一定量的氨气，在脱硝单元中与再生烟气中的氨气，在脱硝单元中与再生烟气中的NO发生化学反应发生化学反应消耗一部分后，多余的氨气进入脱硫单元，最后随外排消耗一部分后，多余的氨气进入脱硫单元，最后随外排废水排出，导致外排废水中的氨氮含量超标。废水排出，导致外排废水中的氨氮含量超标。根据物料平衡：根据物料平衡：再生烟气

18、中氨气量再生烟气中氨气量=脱硝单元消耗的氨气量脱硝单元消耗的氨气量+脱硝后逃逸氨量脱硝后逃逸氨量五、催化裂化再生烟气实际含氨量推算五、催化裂化再生烟气实际含氨量推算 烟气中烟气中NOxNOx全部按全部按NONO计算，烟气流量按计算，烟气流量按120000 Nm/h120000 Nm/h计，计，进、出脱硝单元进、出脱硝单元NOxNOx浓度分别按浓度分别按115 mg/Nm115 mg/Nm、8mg/Nm8mg/Nm计，外计，外排水流量按排水流量按7t/h7t/h计，外排水氨氮按计，外排水氨氮按350 mg/Nm350 mg/Nm计，式中计，式中1717为为NHNH3 3相对分子量，相对分子量，3030为为NONO相对分子量。以上数据按装置运行平相对分子量。以上数据按装置运行平均值取值。均值取值。 =（进脱硝单元进脱硝单元-出脱硝单元出脱硝单元）* *17/30+17/30+外排水氨氮含量外排水氨氮含量