90万吨焦炉烟气脱硫脱硝工程技术方案
2022-07-07 05:38:00
90万吨焦炉烟气脱硫脱硝工程技术方案本文以90万吨焦炉烟气脱硫脱硝工程技术方案为例,同时主要从工艺原理、工艺流程、设计焦炉燃烧废气排放指标、主要设备参数及工艺特点等五个方面进行了详细的论述,从而进一步提高脱硫脱硝工程的技术实施。
焦炉废气中的低温NOx处理技术还属于本世界技术难题，严峻的环保压力迫使焦化企业又不得不面对NOx的排放控制。寻求一种合理的解决方案很有必要。旋转喷雾半干法（钠法）脱硫 除尘脱硝一体化已成功运用于宝钢湛江钢铁焦化项目（2015年11月）。
本次工艺采用“旋转喷雾半干法（钙法）脱硫 除尘脱硝一体化”整体技术工艺，以期对其技术进行优化，为国内煤焦化行业焦炉烟气治理提供参考。
1 工艺原理
1.1 SDA 塔半干法脱硫原理原烟气通过烟气分布器进入SDA 塔，烟气中的二氧化硫在脱硫塔中与细小的石灰浆液（平均液滴直径50μm）发生化学反应，烟气中的酸性组分迅速被细小的研发液滴中和。氢氧化钙粉颗粒同H2O 、SO2、H2SO3 反应生成干粉产物，整个反应分为气相、液相和固相三种状态反应，反应步骤及方程式如下：
⑴ SO2 被液滴吸收 SO2( 气) H2O → H2SO3( 液)
⑵吸收的SO2 同溶液的吸收剂消石灰粉反应生成亚硫酸钙Ca(OH)2( 液) H2SO3( 液) → CaSO3( 液) 2H2OCa(OH)2( 固) H2SO3( 液) → CaSO3( 液) 2H2O
⑶液滴中CaSO3 达到饱和后，即开始结晶析出CaSO3( 液) → CaSO3( 固)
⑷部分溶液中的CaSO3 与溶于液滴中的氧反应，氧化成硫酸钙CaSO3( 液) 1/2O2( 液) → CaSO4( 液)
1.2 脱硝原理脱硝系统以氨（NH3）为还原剂，在低温 SCR催化剂作用下与烟气中的 NOX反应，生成 N2 和 H2O，实现 NOX 脱除，并控制NH3 的逃逸率。烟气中 90％以上 NOx 是以 NO形式存在。NH3选择性地和 NOX 反应生成无二次污染的 N2和H2O随烟气排放。
2 工艺流程
原烟气通过烟气分布器进入SDA 塔，烟气中的酸性组分迅速被细小的研发液滴中和。同时，其中的水分也被蒸发，一部分干燥产物，包括飞灰和吸收反应产物，落入吸收塔底部，进入粉尘输送系统。塔内反应完成的烟气进入布袋除尘器，固体颗粒被收集下来。完成脱硫和除尘后的烟气温度控制在180-200℃。进入除尘脱硝一体化装置，烟气在除尘脱硝一体化装置内先经布袋除尘，除尘后的烟气与喷氨装置加入的还原剂（氨气）充分混合。混合后的烟气进入脱硝催化剂层，在催化剂作用下发生脱硝反应，脱除 NOX；净化后的洁净烟气经过烟囱排放。在除尘脱硝一体化装置旁设置煤气热风炉，定期对催化剂进行在线加热，可实现催化剂的活性再生。
3 设计焦炉燃烧废气排放指标
废气处理后符合《炼焦化学工业污染物排放标准》中表6“大气污染物特别排放限值要求”。
颗粒物15 mg/m3、SO230 mg/m3、NOX150 mg/m3。
4 主要设备参数
4.1 风机系统主风机采用变频离心风机，既能满足焦炉加热吸力调整要求，又可以达到节能目的。
4.2 脱硫脱硝系统脱硫脱硝系统包括：脱硫塔单元、制浆单元、循环浆液单元、脱硝除尘一体化单元、氮气单元组成。脱硫反应塔主要设计参数如下：
制浆单元及循环浆液单元由粉仓、振动装置、计量螺旋给料机、消化罐、浆液罐、浆液泵、输灰接口、压缩空气快速接口等组成。脱硝系统由脱硝除尘一体化设备单元、热风炉单元、氨气单元组成。低温SCR 催化剂使用寿命为24000 时，设计脱硝效率不小于85%。烟气热风炉根据运行情况每年再生1 次，每次再生时间约10h/ 仓。脱硝系统技术参数如下：氨气单元由氨汽化器、稀释风机、氨气/ 烟气混合气组成，氨水槽内氨水泵送氨汽化器蒸发为氨汽，经外线管道送至氨气/ 烟气混合器；稀释风机将主风机后洁净烟气送氨气/ 烟气混合器将两者充分混合，导入脱硝反应器内。
5 工艺特点工艺特点如下：
（1）粘有焦油等黏性物的颗粒物从焦炉烟气中清除，从而有效地保护脱硝催化剂，保证系统能够长期、稳定、安全地运行。
（2）当焦炉进行加热换向时，烟气量及烟气中的二氧化硫、氮氧化合物、粉尘浓度均有波动，本方案采用的脱硫脱硝处理工艺具有很强的自适应能力，可以满足不同工况污染物浓度的焦炉烟气处理需求。
(3) 脱硝前除尘，减少烟气中的粉尘在通过脱硝催化剂层时对催化剂表面的磨损，可以有效延长脱硝催化剂的使用寿命，减少脱硝催化剂的用量，同时可省略传统意义上的催化剂清灰系统。
(4) 采用除尘脱硝喷氨热解一体化结构形式，利用除尘滤袋过滤层和均流结构体的均流作用，实现烟气在脱硝催化剂横截面上的均布，使烟气速度场、温度场分布更加均匀，进一步提高脱硝效率。
（5）烟气经高效低温降脱硫器进入脱硝装置，可有效抑制在脱硝过程硫酸氢铵的生成量，防止硫酸氢铵在烟气温度降低到230℃以下时凝结黏附在催化剂表面，降低脱硝催化剂脱硝效率。
（6）“旋转喷雾半干法（钙法）脱硫 除尘脱硝一体化”工艺产生的固体废物主要成分为CaSO3、CaSO4 等无毒物质，不会对环境造成危害。脱硫灰的碱性和硬结性对防止堆放场地下水污染有极大帮助。相比“旋转喷雾半干法（钠法）脱硫 除尘脱硝一体化”产生的钠盐，环境更友好。
6 结束语
焦炉燃烧废气采用“旋转喷雾半干法（钙法）脱硫 除尘脱硝一体化”工艺脱硫脱硝在攻克低温脱硝难题的基础上环境更友好，整套流程无废水产生，脱硫副产物有广泛的综合综合利用途径，烟气处理指标符合《炼焦化学工业污染物排放标准》中表6“大气污染物特别排放限值要求”。项目实施在全国焦化行业环保治理领域具有里程碑意义。
内容来源：北极星环保网
焦炉废气中的低温NOx处理技术还属于本世界技术难题，严峻的环保压力迫使焦化企业又不得不面对NOx的排放控制。寻求一种合理的解决方案很有必要。旋转喷雾半干法（钠法）脱硫 除尘脱硝一体化已成功运用于宝钢湛江钢铁焦化项目（2015年11月）。
本次工艺采用“旋转喷雾半干法（钙法）脱硫 除尘脱硝一体化”整体技术工艺，以期对其技术进行优化，为国内煤焦化行业焦炉烟气治理提供参考。
1 工艺原理
1.1 SDA 塔半干法脱硫原理原烟气通过烟气分布器进入SDA 塔，烟气中的二氧化硫在脱硫塔中与细小的石灰浆液（平均液滴直径50μm）发生化学反应，烟气中的酸性组分迅速被细小的研发液滴中和。氢氧化钙粉颗粒同H2O 、SO2、H2SO3 反应生成干粉产物，整个反应分为气相、液相和固相三种状态反应，反应步骤及方程式如下：
⑴ SO2 被液滴吸收 SO2( 气) H2O → H2SO3( 液)
⑵吸收的SO2 同溶液的吸收剂消石灰粉反应生成亚硫酸钙Ca(OH)2( 液) H2SO3( 液) → CaSO3( 液) 2H2OCa(OH)2( 固) H2SO3( 液) → CaSO3( 液) 2H2O
⑶液滴中CaSO3 达到饱和后，即开始结晶析出CaSO3( 液) → CaSO3( 固)
⑷部分溶液中的CaSO3 与溶于液滴中的氧反应，氧化成硫酸钙CaSO3( 液) 1/2O2( 液) → CaSO4( 液)
1.2 脱硝原理脱硝系统以氨（NH3）为还原剂，在低温 SCR催化剂作用下与烟气中的 NOX反应，生成 N2 和 H2O，实现 NOX 脱除，并控制NH3 的逃逸率。烟气中 90％以上 NOx 是以 NO形式存在。NH3选择性地和 NOX 反应生成无二次污染的 N2和H2O随烟气排放。
2 工艺流程
原烟气通过烟气分布器进入SDA 塔，烟气中的酸性组分迅速被细小的研发液滴中和。同时，其中的水分也被蒸发，一部分干燥产物，包括飞灰和吸收反应产物，落入吸收塔底部，进入粉尘输送系统。塔内反应完成的烟气进入布袋除尘器，固体颗粒被收集下来。完成脱硫和除尘后的烟气温度控制在180-200℃。进入除尘脱硝一体化装置，烟气在除尘脱硝一体化装置内先经布袋除尘，除尘后的烟气与喷氨装置加入的还原剂（氨气）充分混合。混合后的烟气进入脱硝催化剂层，在催化剂作用下发生脱硝反应，脱除 NOX；净化后的洁净烟气经过烟囱排放。在除尘脱硝一体化装置旁设置煤气热风炉，定期对催化剂进行在线加热，可实现催化剂的活性再生。
3 设计焦炉燃烧废气排放指标
废气处理后符合《炼焦化学工业污染物排放标准》中表6“大气污染物特别排放限值要求”。
颗粒物15 mg/m3、SO230 mg/m3、NOX150 mg/m3。
4 主要设备参数
4.1 风机系统主风机采用变频离心风机，既能满足焦炉加热吸力调整要求，又可以达到节能目的。
4.2 脱硫脱硝系统脱硫脱硝系统包括：脱硫塔单元、制浆单元、循环浆液单元、脱硝除尘一体化单元、氮气单元组成。脱硫反应塔主要设计参数如下：
制浆单元及循环浆液单元由粉仓、振动装置、计量螺旋给料机、消化罐、浆液罐、浆液泵、输灰接口、压缩空气快速接口等组成。脱硝系统由脱硝除尘一体化设备单元、热风炉单元、氨气单元组成。低温SCR 催化剂使用寿命为24000 时，设计脱硝效率不小于85%。烟气热风炉根据运行情况每年再生1 次，每次再生时间约10h/ 仓。脱硝系统技术参数如下：氨气单元由氨汽化器、稀释风机、氨气/ 烟气混合气组成，氨水槽内氨水泵送氨汽化器蒸发为氨汽，经外线管道送至氨气/ 烟气混合器；稀释风机将主风机后洁净烟气送氨气/ 烟气混合器将两者充分混合，导入脱硝反应器内。
5 工艺特点工艺特点如下：
（1）粘有焦油等黏性物的颗粒物从焦炉烟气中清除，从而有效地保护脱硝催化剂，保证系统能够长期、稳定、安全地运行。
（2）当焦炉进行加热换向时，烟气量及烟气中的二氧化硫、氮氧化合物、粉尘浓度均有波动，本方案采用的脱硫脱硝处理工艺具有很强的自适应能力，可以满足不同工况污染物浓度的焦炉烟气处理需求。
(3) 脱硝前除尘，减少烟气中的粉尘在通过脱硝催化剂层时对催化剂表面的磨损，可以有效延长脱硝催化剂的使用寿命，减少脱硝催化剂的用量，同时可省略传统意义上的催化剂清灰系统。
(4) 采用除尘脱硝喷氨热解一体化结构形式，利用除尘滤袋过滤层和均流结构体的均流作用，实现烟气在脱硝催化剂横截面上的均布，使烟气速度场、温度场分布更加均匀，进一步提高脱硝效率。
（5）烟气经高效低温降脱硫器进入脱硝装置，可有效抑制在脱硝过程硫酸氢铵的生成量，防止硫酸氢铵在烟气温度降低到230℃以下时凝结黏附在催化剂表面，降低脱硝催化剂脱硝效率。
（6）“旋转喷雾半干法（钙法）脱硫 除尘脱硝一体化”工艺产生的固体废物主要成分为CaSO3、CaSO4 等无毒物质，不会对环境造成危害。脱硫灰的碱性和硬结性对防止堆放场地下水污染有极大帮助。相比“旋转喷雾半干法（钠法）脱硫 除尘脱硝一体化”产生的钠盐，环境更友好。
6 结束语
焦炉燃烧废气采用“旋转喷雾半干法（钙法）脱硫 除尘脱硝一体化”工艺脱硫脱硝在攻克低温脱硝难题的基础上环境更友好，整套流程无废水产生，脱硫副产物有广泛的综合综合利用途径，烟气处理指标符合《炼焦化学工业污染物排放标准》中表6“大气污染物特别排放限值要求”。项目实施在全国焦化行业环保治理领域具有里程碑意义。
内容来源：北极星环保网
