半干法脫硫+低溫SCR脫硝一體化工藝在焦?fàn)t煙氣凈化中的應(yīng)用

    焦?fàn)t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(lái)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(dāng)前治理霧霾，保證清潔環(huán)保生產(chǎn)的巨大壓力，對(duì)焦?fàn)t煙氣的脫硫脫硝凈化處理已成為各焦化企業(yè)的當(dāng)務(wù)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?fàn)t煙氣凈化處理技術(shù)，已在許多焦化企業(yè)中得到應(yīng)用，取得了良好的效果，本文對(duì)此進(jìn)行了探討。

   焦?fàn)t煙氣是焦?fàn)t生產(chǎn)中產(chǎn)生的燃燒廢氣，其污染物成分非常復(fù)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(huì)對(duì)大氣環(huán)境造成極大的污染，導(dǎo)致霧霾產(chǎn)生。近年來(lái)，焦化企業(yè)在嚴(yán)峻的市場(chǎng)形勢(shì)下還面臨著巨大的環(huán)保壓力，煙氣排放如果不達(dá)標(biāo)的話，企業(yè)就會(huì)被罰款、限產(chǎn)乃至停產(chǎn)，因此，針對(duì)焦?fàn)t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(diǎn)。

   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(rèn)可，因而也逐漸在焦化企業(yè)中得到廣泛應(yīng)用，保證了焦?fàn)t煙氣的達(dá)標(biāo)排放，成為焦化實(shí)現(xiàn)環(huán)保清潔生產(chǎn)的關(guān)鍵 。

   1 焦?fàn)t煙道廢氣的特點(diǎn)及凈化處理難點(diǎn)

為使焦?fàn)t煙氣達(dá)到良好的凈化效果，首先應(yīng)對(duì)焦?fàn)t煙氣的成分和理化性質(zhì)特點(diǎn)進(jìn)行分析。由于焦?fàn)t生產(chǎn)工藝的原因，焦?fàn)t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(diǎn)主要有以下 ：

   (1)成分復(fù)雜多樣。焦?fàn)t煙氣是焦?fàn)t或高爐煤氣在焦?fàn)t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?fàn)t煙氣的成分以及各成分的含量也會(huì)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?fàn)t密封性，入爐煤指標(biāo)等都會(huì)對(duì)焦?fàn)t煙氣成分和各成分含量帶來(lái)影響。例如當(dāng)焦?fàn)t產(chǎn)量增加，入爐煤硫分較大時(shí)，則煙氣中的二氧化硫含量也會(huì)相應(yīng)地有所增加。

   (2)溫度較低，電廠煙氣溫度普遍在300℃ ~400℃，而焦?fàn)t煙氣溫度則相對(duì)較低，一般在200℃ ~300℃，如果采取熱值較低的高爐煤氣進(jìn)行焦?fàn)t加熱，則煙道廢氣溫度會(huì)更低，達(dá)到200℃以下。

   (3)含量域值大，焦?fàn)t煙氣中的主要污染物二氧化硫的

含量最高可達(dá)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(duì)大氣的污染可想而知。

   (4)煙氣污染物含量波動(dòng)大，由于焦?fàn)t生產(chǎn)工藝的原因，焦?fàn)t煙氣組分并非是持續(xù)不變的，而是會(huì)因各種原因出現(xiàn)周期性波動(dòng)。比如，當(dāng)交換機(jī)換向操作，交換旋塞處于關(guān)閉時(shí) ;或是焦?fàn)t生產(chǎn)每班按計(jì)劃停產(chǎn)檢修時(shí)，焦?fàn)t煙氣中的二氧化硫和氮氧化物含量都會(huì)急劇下降接近于零，達(dá)到一個(gè)波谷值。

   (5)焦?fàn)t煙囪必須處于熱備狀態(tài)，為避免煙氣凈化設(shè)施故障時(shí)影響焦?fàn)t正常生產(chǎn)，不造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，焦?fàn)t煙囪必須長(zhǎng)期處于熱備狀態(tài)。經(jīng)過(guò)脫硫脫硝后煙道煙氣溫度必須高于130℃且不低于煙氣露點(diǎn)溫度，才可直接回到原煙囪，否則需要對(duì)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?fàn)t煙氣中部分二氧化硫在SCR催化劑的作用下會(huì)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(yīng)生成易潮解的硫酸氫銨，并粘附在催化劑和設(shè)備表面，進(jìn)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(jìn)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(biāo)和基本流程。

   2.1 工藝技術(shù)指標(biāo)

   邯鋼焦化廠根據(jù)本廠焦?fàn)t煙氣的實(shí)際情況，結(jié)合其他焦化企業(yè)在煙氣凈化方面的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，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(hào)焦?fàn)t建設(shè)了一套焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝設(shè)施，處理煙氣規(guī)模為25萬(wàn)Nm 3 /h。設(shè)計(jì)初始煙氣溫度180℃，凈化后煙囪出口煙氣顆粒物設(shè)計(jì)值<15mg/m 3 ，出口二氧化硫設(shè)計(jì)值<30mg/m 3 ，出口氮氧化物設(shè)計(jì)值<150mg/m 3 。

   煙氣凈化處理后，可滿足GB16171——2012《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》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(shí)踐證明，該煙氣凈化工藝技術(shù)成熟，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，脫硫脫硝效率高，有效地解決了焦?fàn)t生產(chǎn)中煙氣排放污染超標(biāo)的問(wèn)題，促進(jìn)了焦?fàn)t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(gè)塔體內(nèi)的除塵凈化段、脫硝反應(yīng)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(dá)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?fàn)t廢氣→煙道→脫硫塔→袋式除塵器→SCR反應(yīng)器→焦?fàn)t煙囪排放。

   焦?fàn)t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?fàn)t煙道進(jìn)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(yīng)，生成亞硫酸鈉粉狀顆粒，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)煙氣的脫硫處理，其化學(xué)反應(yīng)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(jìn)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(dòng)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(xì)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(yīng)可以更為充分，脫硫效率更高。

   經(jīng)過(guò)脫硫后的煙氣之后進(jìn)入除塵脫硝反應(yīng)器，煙氣中的粉塵和亞硫酸鈉顆粒物被除塵濾袋過(guò)濾，經(jīng)壓縮空氣反吹后由輸灰系統(tǒng)收集送至灰倉(cāng) ;經(jīng)過(guò)脫硫和除塵后的煙氣之后進(jìn)入低溫SCR反應(yīng)器，以氨氣做為氮氧化物的還原劑，經(jīng)過(guò)氧化還原反應(yīng)后生成氮?dú)夂退瑥亩鴮?shí)現(xiàn)對(duì)煙氣的脫硝處理。

   2.4 技術(shù)特點(diǎn)

   (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(shí)，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(dá)到85%以上，SCR法脫硝效率可達(dá)到80%以上。

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

   (3)適用性強(qiáng)，所用催化劑對(duì)于低溫焦?fàn)t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(duì)低溫焦?fàn)t煙氣的脫硝處理 ;此外，系統(tǒng)能夠自動(dòng)調(diào)節(jié)和適應(yīng)煙氣工況的各種波動(dòng)，從而滿足煙道煙氣參數(shù)隨交換機(jī)和生產(chǎn)操作周期性大幅度變化，保證焦?fàn)t煙氣的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放。

   3 實(shí)際應(yīng)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(lái)，設(shè)備運(yùn)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(zhǎng)期分別控制在10mg/m 3 ，30mg/m 3 ，150mg/m 3 以內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了焦?fàn)t煙氣的達(dá)標(biāo)排放。其煙氣凈化效果得到了企業(yè)和當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門的肯定，同時(shí)也為焦化行業(yè)的污染物治理提供了可鑒方案和經(jīng)驗(yàn)。