半干法脫硫+低溫SCR脫硝一體化工藝在焦爐煙氣脫硫脫硝中的應用

焦爐煙氣是煉焦生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢氣，它是大氣污染的重要來源之一，煙氣中存在的大量二氧化硫和氮氧化物是形成酸雨和霧霾的主要污染物。在當前治理霧霾，保證清潔環(huán)保生產(chǎn)的巨大壓力，對焦爐煙氣脫硫脫硝凈化處理已成為各焦化企業(yè)的當務之急。半干法脫硫+低溫SCR脫硝一體化工藝是目前一種較為成熟的焦爐煙氣凈化處理技術(shù)，已在許多焦化企業(yè)中得到應用，取得了良好的效果，本文對此進行了探討。

 

焦爐煙氣是焦爐生產(chǎn)中產(chǎn)生的燃燒廢氣，其污染物成分非常復雜，包括粉塵、二氧化硫、氮氧化物等都是重要的污染物，如果未經(jīng)處理肆意排放的話，必然會對大氣環(huán)境造成極大的污染，導致霧霾產(chǎn)生。近年來，焦化企業(yè)在嚴峻的市場形勢下還面臨著巨大的環(huán)保壓力，煙氣排放如果不達標的話，企業(yè)就會被罰款、限產(chǎn)乃至停產(chǎn)，因此，針對焦爐煙氣的脫硫脫硝凈化處理成為是焦化企業(yè)關(guān)心的熱點。

 

半干法脫硫+低溫SCR脫硝一體化工藝以其良好的適用性和凈化處理的高效性得到各方的認可，因而也逐漸在焦化企業(yè)中得到廣泛應用，保證了焦爐煙氣的達標排放，成為焦化實現(xiàn)環(huán)保清潔生產(chǎn)的關(guān)鍵 。

 

1 焦爐煙道廢氣的特點及凈化處理難點

 

為使焦爐煙氣達到良好的凈化效果，首先應對焦爐煙氣的成分和理化性質(zhì)特點進行分析。由于焦爐生產(chǎn)工藝的原因，焦爐煙道廢氣的成分與一般電廠和鍋爐的廢氣成分是有很大不同的，其特點主要有以下 ：

 

(1)成分復雜多樣。焦爐煙氣是焦爐或高爐煤氣在焦爐燃燒室燃燒后的產(chǎn)物，其成分主要包括二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、硫化氫、甲烷、焦油以及各種粉塵顆粒等等，它們都是造成大氣污染的主要物質(zhì) ;不僅如此，焦爐煙氣的成分以及各成分的含量也會由于多種生產(chǎn)因素和配煤因素的影響而產(chǎn)生變化，包括煉焦生產(chǎn)工藝，加熱制度，加熱燃料種類，焦爐密封性，入爐煤指標等都會對焦爐煙氣成分和各成分含量帶來影響。例如當焦爐產(chǎn)量增加，入爐煤硫分較大時，則煙氣中的二氧化硫含量也會相應地有所增加。

 

(2)溫度較低，電廠煙氣溫度普遍在300℃ ~400℃，而焦爐煙氣溫度則相對較低，一般在200℃ ~300℃，如果采取熱值較低的高爐煤氣進行焦爐加熱，則煙道廢氣溫度會更低，達到200℃以下。

 

(3)含量域值大，焦爐煙氣中的主要污染物二氧化硫的

 

含量最高可達到800mg/m 3 ，氮氧化物含量差別大 ：400mg/m 3 ~1200mg/m 3 ;如此高濃度的污染物如不經(jīng)凈化處理就排放的話，對大氣的污染可想而知。

 

(4)煙氣污染物含量波動大，由于焦爐生產(chǎn)工藝的原因，焦爐煙氣組分并非是持續(xù)不變的，而是會因各種原因出現(xiàn)周期性波動。比如，當交換機換向操作，交換旋塞處于關(guān)閉時 ;或是焦爐生產(chǎn)每班按計劃停產(chǎn)檢修時，焦爐煙氣中的二氧化硫和氮氧化物含量都會急劇下降接近于零，達到一個波谷值。

 

(5)焦爐煙囪必須處于熱備狀態(tài)，為避免煙氣凈化設(shè)施故障時影響焦爐正常生產(chǎn)，不造成嚴重的環(huán)境污染，焦爐煙囪必須長期處于熱備狀態(tài)。經(jīng)過脫硫脫硝后煙道煙氣溫度必須高于130℃且不低于煙氣露點溫度，才可直接回到原煙囪，否則需要對煙氣加熱后才可回到原煙囪。

 

(6)二氧化硫?qū)Φ蜏孛撓醐h(huán)節(jié)的影響，焦爐煙氣中部分二氧化硫在SCR催化劑的作用下會轉(zhuǎn)化為三氧化硫，在180℃ ~230℃范圍內(nèi)，三氧化硫極易與氨氣發(fā)生反應生成易潮解的硫酸氫銨，并粘附在催化劑和設(shè)備表面，進而影響脫硝催化劑和脫硝設(shè)備的使用效果。因此，在脫硝之前必須要先進行脫硫，盡量使煙氣中的硫含量降到最低。

 

2 半干法脫硫+低溫脫硝工藝技術(shù)指標和基本流程。

 

2.1 工藝技術(shù)指標

 

邯鋼焦化廠根據(jù)本廠焦爐煙氣的實際情況，結(jié)合其他焦化企業(yè)在煙氣凈化方面的實際經(jīng)驗，采用“半干法脫硫+低溫SCR選擇性催化還原脫硝除塵一體化”工藝為邯鋼焦化廠5、6號焦爐建設(shè)了一套焦爐煙氣脫硫脫硝設(shè)施，處理煙氣規(guī)模為25萬Nm 3 /h。設(shè)計初始煙氣溫度180℃，凈化后煙囪出口煙氣顆粒物設(shè)計值<15mg/m 3 ，出口二氧化硫設(shè)計值<30mg/m 3 ，出口氮氧化物設(shè)計值<150mg/m 3 。

 

煙氣凈化處理后，可滿足GB16171——2012《煉焦化學工業(yè)污染物排放標準》中，關(guān)于顆粒物、二氧化硫和氮氧化物楊柳 等有害物質(zhì)的排放濃度要求。經(jīng)生產(chǎn)實踐證明，該煙氣凈化工藝技術(shù)成熟，設(shè)備運行穩(wěn)定，脫硫脫硝效率高，有效地解決了焦爐生產(chǎn)中煙氣排放污染超標的問題，促進了焦爐的環(huán)保清潔生產(chǎn)。

 

2.2 該工藝主要系統(tǒng)和設(shè)備組成

 

脫硫系統(tǒng)，包括脫硫塔、定量給料裝置、溶液泵、霧化器等;核心設(shè)備為煙氣除塵、脫硝及其熱解析一體化裝置，包括集成在一個塔體內(nèi)的除塵凈化段、脫硝反應段和解析噴氨混合段，其中噴氨混合段氨系統(tǒng)提供氨水或氨氣做為煙氣脫硝的還原劑 ;為避免硫酸氫銨積附在催化劑和設(shè)備內(nèi)表面影響脫硝效果，系統(tǒng)采用熱解析系統(tǒng)為脫硝裝置內(nèi)的催化劑提供380-400℃高溫解析氣體，使黏附在催化劑表面的硫酸氫銨分解并排除，從而達到凈化催化劑表面的作用。

 

2.3 基本工藝流程及原理

 

半干法脫硫+低溫脫硝工藝基本流程如下 ：焦爐廢氣→煙道→脫硫塔→袋式除塵器→SCR反應器→焦爐煙囪排放。

 

焦爐燃燒產(chǎn)生的含有大量污染物的煙氣在吸力作用下首先由焦爐煙道進入脫硫塔，由定量給料裝置和溶液泵將脫硫劑碳酸鈉送至脫硫塔的霧化器內(nèi)。霧化器將碳酸鈉溶液以霧化液滴的形式噴入脫硫塔內(nèi)與煙氣內(nèi)二氧化硫發(fā)生反應，生成亞硫酸鈉粉狀顆粒，從而實現(xiàn)對煙氣的脫硫處理，其化學反應式為 ：

 

Na 2 CO 3 +SO 2 =Na 2 SO 3 +CO 2

 

脫硫劑噴入裝置與系統(tǒng)進出口二氧化硫濃度聯(lián)鎖，系統(tǒng)根據(jù)煙氣二氧化硫濃度自動調(diào)整脫硫劑噴入量。霧化器可將碳酸鈉溶液霧化為50μm的極細小霧滴，增大脫硫劑與二氧化硫接觸的表面積，從而使脫硫反應可以更為充分，脫硫效率更高。

 

經(jīng)過脫硫后的煙氣之后進入除塵脫硝反應器，煙氣中的粉塵和亞硫酸鈉顆粒物被除塵濾袋過濾，經(jīng)壓縮空氣反吹后由輸灰系統(tǒng)收集送至灰倉 ;經(jīng)過脫硫和除塵后的煙氣之后進入低溫SCR反應器，以氨氣做為氮氧化物的還原劑，經(jīng)過氧化還原反應后生成氮氣和水，從而實現(xiàn)對煙氣的脫硝處理。

 

2.4 技術(shù)特點

 

(1)脫硫脫硝效率高，半干法脫硫+低溫脫硝工藝是一種非常成熟的煙氣凈化技術(shù)，螺旋噴霧干燥法在脫硫的同時，還可吸附脫煙氣中的焦油等物質(zhì)，從而保證脫硝效果，該工藝脫硫效率可達到85%以上，SCR法脫硝效率可達到80%以上。

 

(2)經(jīng)濟性好，脫硫溶劑噴入量可根據(jù)煙氣二氧化硫濃度自動調(diào)節(jié)，從而在保證脫硫效率的同時，減少脫硫劑的使用量，使系統(tǒng)以比較經(jīng)濟的方式運行。

 

(3)適用性強，所用催化劑對于低溫焦爐煙氣具有良好的適用性，在200℃左右仍具有較好的活性，可滿足對低溫焦爐煙氣的脫硝處理 ;此外，系統(tǒng)能夠自動調(diào)節(jié)和適應煙氣工況的各種波動，從而滿足煙道煙氣參數(shù)隨交換機和生產(chǎn)操作周期性大幅度變化，保證焦爐煙氣的穩(wěn)定達標排放。

 

3 實際應用情況

 

邯鋼焦化廠自采用半干法脫硫+低溫SCR脫硝一體化工藝以來，設(shè)備運行正常穩(wěn)定，煙氣脫硫脫硝效果良好。凈化后的煙氣中粉塵顆粒物、二氧化硫、氮氧化物等污染物含量長期分別控制在10mg/m 3 ，30mg/m 3 ，150mg/m 3 以內(nèi)，實現(xiàn)了焦爐煙氣的達標排放。其煙氣凈化效果得到了企業(yè)和當?shù)丨h(huán)保部門的肯定，同時也為焦化行業(yè)的污染物治理提供了可鑒方案和經(jīng)驗。