焦?fàn)t蓄熱室內(nèi)煙道氣脫硝技術(shù)工業(yè)試驗

陳克松

（山東鋼鐵集團(tuán)日照有限公司，山東　日照276800）

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節(jié)能減排

焦?fàn)t蓄熱室內(nèi)煙道氣脫硝技術(shù)工業(yè)試驗

陳克松

（山東鋼鐵集團(tuán)日照有限公司，山東日照276800）

摘要：焦?fàn)t蓄熱室內(nèi)煙道氣脫硝技術(shù)就是在焦?fàn)t蓄熱室內(nèi)采用選擇性非催化還原法進(jìn)行脫硝，與選擇性催化還原法（SCR）相比，其建設(shè)成本和運行成本更低。山鋼日照精品基地焦化工程在4座7.2 m焦?fàn)t上工業(yè)化應(yīng)用該技術(shù)，安全可靠，脫硝效率可達(dá)45%～60%，滿足焦?fàn)t煙氣氮氧化物排放要求，運行成本低。

關(guān)鍵詞：焦?fàn)t；蓄熱室；煙道氣；脫硝技術(shù)

1　前　言

隨著霧霾、PM2.5等關(guān)系民生的大氣污染問題日益突出，國家治理大氣污染的力度不斷加強(qiáng)，各地方也陸續(xù)出臺地方大氣排放標(biāo)準(zhǔn)，以實現(xiàn)對大氣污染物的減排。《山東省區(qū)域性大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB 37/2376—2013）規(guī)定，自2020年1月1日起，山東重點控制區(qū)域（含日照市）的NOx的排放濃度要求在100 mg/m3以下。

氮氧化物一直是焦?fàn)t廢氣排放治理的難點，是污染大氣的有害物質(zhì)之一，對環(huán)境帶來嚴(yán)重的影響。焦?fàn)t蓄熱室內(nèi)煙道氣脫硝技術(shù)是以源頭治理的思路進(jìn)行研發(fā)，制定了在焦?fàn)t蓄熱室內(nèi)使用選擇性非催化還原法（SNCR）的技術(shù)路線，并進(jìn)行了工業(yè)試驗。與選擇性催化還原法（SCR）相比，其建設(shè)成本和運行成本更低。本著技術(shù)安全可靠、建設(shè)成本低、運行成本低的原則，山鋼集團(tuán)日照精品基地項目焦化工程在4座7.2 m焦?fàn)t上選擇焦?fàn)t蓄熱室內(nèi)煙道氣脫硝技術(shù)進(jìn)行工業(yè)化應(yīng)用。

2　脫硝技術(shù)對比

目前脫硝技術(shù)成熟的主要是氨法脫硝，其方法有選擇性非催化還原法（SNCR）、選擇性催化還原法（SCR）等［1］。

2.1選擇性催化還原法（SCR）

選擇性催化還原法（SCR）是用主抽風(fēng)機(jī)從焦?fàn)t總煙道引出原煙氣，經(jīng)過加熱爐加熱至350℃（加熱爐用焦?fàn)t煤氣加熱），熱煙氣進(jìn)入SCR反應(yīng)器，與加入的脫硝劑（液氨）在催化劑作用下進(jìn)行選擇性還原反應(yīng)，達(dá)到高效脫硝目的［2］。

為使進(jìn)入SCR反應(yīng)器的原焦?fàn)t煙氣達(dá)到最佳脫硝溫度（320～370℃），系統(tǒng)還設(shè)置一套以焦?fàn)t煤氣或高爐煤氣為主燃料的加熱爐。從加熱爐出來的煙氣溫度為700～800℃，和原焦?fàn)t煙氣進(jìn)行混合加熱，將欲脫硝的焦?fàn)t煙氣溫度升高至350℃。

SCR反應(yīng)器系統(tǒng)采用蜂窩波紋板式催化劑，裝置占地面積大，投資費用大，反應(yīng)過程中需要添加催化劑，整套系統(tǒng)運行成本高。

2.2焦?fàn)t蓄熱室內(nèi)煙道氣脫硝技術(shù)

焦?fàn)t蓄熱室墻體內(nèi)部設(shè)計氨氣導(dǎo)入氣道，含氨氣體進(jìn)入蓄熱室內(nèi)，焦?fàn)t蓄熱室內(nèi)煙道氣溫度區(qū)段在1 300→300℃，在此溫度區(qū)間采用SNCR脫硝技術(shù)，既不需要加熱也不需要外加催化劑，并且氨氣的供應(yīng)來自于無水氨工段，技術(shù)成熟、可靠，運行成本低。在焦?fàn)t蓄熱室內(nèi)反應(yīng)也不需要建設(shè)反應(yīng)器，建設(shè)成本低、占地面積小。

綜合對比以上兩種焦?fàn)t脫硝技術(shù)，焦?fàn)t蓄熱室內(nèi)煙道氣脫硝技術(shù)無論是建設(shè)成本還是運行成本上都低于選擇性催化還原法（SCR）脫硝技術(shù)，并且脫硝后足夠滿足排放要求。

3　煙道氣脫硝技術(shù)工業(yè)試驗

3.1技術(shù)原理［3］

在850～1 250℃范圍內(nèi)注入含氨還原劑與煙氣中NOx發(fā)生反應(yīng)，生成無污染的N2和H2O隨煙氣排放，其化學(xué)反應(yīng)式如下：

3.2工業(yè)試驗

由于工業(yè)試驗焦?fàn)t附近無氨氣氣源，本裝置用液氨代替。將濃度為20%的氨水人工稀釋至5%，然后注入氨水貯存裝置。氨水進(jìn)入流量調(diào)節(jié)單元，并在蓄熱室各格中均勻噴灑，以穩(wěn)定的流量注入氨水，氨水氣化后氨氣進(jìn)入蓄熱室各格中在1 000～1 050℃區(qū)間進(jìn)行擴(kuò)散，氨氣與NOx發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成氮氣和水。

在焦?fàn)t上采用SNCR脫硝技術(shù)，經(jīng)過1 a多的工業(yè)試驗，焦?fàn)t煙氣脫硝效率能達(dá)45%～60%。2015 年8月30日14:34到15:04的試驗在線監(jiān)測見圖1。

圖1　試驗在線監(jiān)測數(shù)據(jù)

由圖1可以看出：焦?fàn)t加熱交換從14:34開始后，注入氨水前NOx濃度上升至約820 mg/Nm3；在14:41開始注入氨水，煙氣中NOx濃度先迅速降低至約512 mg/Nm3后，緩慢降低至約451 mg/Nm3，脫硝效率可達(dá)45%；在14:50關(guān)閉氨水閥門，煙氣中NOx先迅速回升后緩慢回升；在15:01再次注入氨水，NOx濃度迅速降至約410 mg/Nm3；在15:03停止噴氨水，NOx濃度迅速升高；在15:04焦?fàn)t廢氣系統(tǒng)開始換向，NOx濃度迅速降至0（說明NOx濃度檢測儀器準(zhǔn)確、無誤）。

焦?fàn)t蓄熱室內(nèi)煙道氣脫硝技術(shù)工業(yè)試驗充分驗證了在焦?fàn)t上采用SNCR脫硝技術(shù)的可行性，不但脫硝效率能夠達(dá)到45%～60%，而且技術(shù)安全可靠，運行成本低。

4　脫硝技術(shù)裝置

焦?fàn)t蓄熱室內(nèi)煙道氣脫硝技術(shù)需在焦?fàn)t建設(shè)期間進(jìn)行實施。由于采用氨氣脫硝比用氨水脫硝效果好，為此，采用氨氣脫硝；為實現(xiàn)在蓄熱室各格中的均勻噴入，對磚型圖進(jìn)行了詳細(xì)分析設(shè)計；設(shè)計氨氣通入管道從側(cè)面通入，采用耐高溫金屬材料，保證壽命，并且氨氣通入管道便于運行時進(jìn)行更換。脫硝裝置主要由氨氣貯存系統(tǒng)和氨氣噴入脫硝系統(tǒng)組成。

4.1氨氣貯存系統(tǒng)

氨氣貯存系統(tǒng)包括貯氨罐、氨氣緩沖槽、稀釋風(fēng)機(jī)、混合器等。氨氣的供應(yīng)由管道從無水氨工段送至貯氨罐，經(jīng)氨氣緩沖槽來控制一定的壓力及其流量，然后與稀釋空氣在混合器中混合均勻，并達(dá)到脫硝濃度（5%）后送達(dá)脫硝裝置。

4.2氨氣噴入脫硝系統(tǒng)

焦?fàn)t蓄熱室墻體內(nèi)部設(shè)計有氨氣導(dǎo)入氣道，在蓄熱室氣流向下流動時，氨氣導(dǎo)入氣道的入口閥門打開，以穩(wěn)定的流量導(dǎo)入含氨氣體。含氨氣體進(jìn)入蓄熱室1 000～1 050℃區(qū)間擴(kuò)散，氨氣與NOx發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成氮氣和水。

復(fù)雜的焦?fàn)t煙道氣組分會對焦?fàn)t煙氣脫硝效率產(chǎn)生影響，而焦?fàn)t蓄熱室內(nèi)煙道氣脫硝技術(shù)方案是以源頭治理為主，需要在焦?fàn)t建設(shè)期間進(jìn)行布管和安裝，一次投資建設(shè)成本低，設(shè)施占地面積小，對后續(xù)焦?fàn)t生產(chǎn)不產(chǎn)生影響。

5　結(jié)　語

焦?fàn)t蓄熱室內(nèi)煙道氣脫硝技術(shù)需要與焦?fàn)t同步建設(shè)，占地面積小，建設(shè)成本低。已完成在焦?fàn)t的工業(yè)試驗，脫硝效率可達(dá)45%～60%，滿足焦?fàn)t煙氣氮氧化物排放要求，無二次污染。注入氨空氣混合氣氨含量＜5%，遠(yuǎn)離氨與空氣混合爆炸極限16%～25%，證明該技術(shù)安全可靠。既不需要加熱也不需要外加催化劑，因此運行成本更低。

參考文獻(xiàn)：

［1］譚青，馮雅晨.我國煙氣脫硝行業(yè)現(xiàn)狀與前景及SCR脫硝催化劑的研究進(jìn)展［J］.化工進(jìn)展，2011，30（Z）：709-713.

［2］馮雅晨，譚青.堇青石蜂窩狀SCR催化劑煙氣脫硝試驗［J］.化工進(jìn)展，2011（S1）：745-747

［3］肖翔.SNCR煙氣脫硝技術(shù)與應(yīng)用［J］.科技傳播，2010（15）：169-175.

Study on the Technology of Flue Gas De-nitrification in Coke Oven Thermal Storage Chamber

CHEN Kesong

（The Rizhao Company of Shandong Iron and Steel Group Co., Ltd., Rizhao 276800, China)

Abstract:The de-NOxtechnology of coke oven heat indoor flue gas is in coke oven regenerator with selective non catalytic reduction de-nitration, that has lower construction cost and lower running cost compared with the selective catalytic reduction (SCR). The industrial application of the technology has been carried out in four 7.2 m coke oven in coking project of Shandong Iron and Steel Group Rizhao Quality Base, it is safe and reliable. The de-NOxefficiency can reach 45%～60%, and can meet the requirements of the coke oven flue gas emissions of nitrogen oxides, operating costs is low.

Key words:coke oven; regenerator; flue gas; de-nitrification

中圖分類號：TQ520.9

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

文章編號：1004-4620（2016）02-0045-02

收稿日期：2016-01-08

作者簡介：陳克松，男，1981年生，2005年畢業(yè)于山東理工大學(xué)機(jī)械設(shè)計及其自動化專業(yè)。現(xiàn)為山東鋼鐵集團(tuán)日照有限公司焦化項目部責(zé)任工程師，副科長，從事機(jī)械設(shè)備、焦化技術(shù)、環(huán)保節(jié)能工作。