90萬噸焦爐煙氣脫硫脫硝工程技術方案

楊文明+張小軍

摘要：本文以90萬噸焦爐煙氣脫硫脫硝工程技術方案為例，同時主要從工藝原理、工藝流程、設計焦爐燃燒廢氣排放指標、主要設備參數及工藝特點等五個方面進行了詳細的論述，從而進一步提高脫硫脫硝工程的技術實施。

關鍵詞：脫硫脫硝；工藝原理；工藝流程；工藝特點

中圖分類號：X821 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2018）01-0089-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2018.01.052

900，000 tons coke oven flue gas desulfurization and denitration project technical solutions

Yang Wenming1，Zhang Xiaojun2

（1. Shanxi Chemical Industry Design Institute， Taiyuan Shanxi 030024， China； 2. Shanxi Lu&apos；an Coking Co.， Ltd.， Lucheng Shanxi 047500，China）

Abstract： In this paper， the project of 900，000 tons coke oven flue gas desulfurization and denitrification project is taken as an example. At the same time， the paper mainly elaborates on the principle of the process， the technological process， the design of the coke oven combustion exhaust emission index， the main equipment parameters and the process characteristics Discussion， so as to further improve the technical implementation of desulfurization and denitrification project.

Key words： Desulfurization and denitrification； Process principle； Process flow； Process characteristicscs

焦爐廢氣中的低溫NOX處理技術還屬于本世界技術難題，嚴峻的環保壓力迫使焦化企業又不得不面對NOX的排放控制。尋求一種合理的解決方案很有必要。旋轉噴霧半干法（鈉法）脫硫+除塵脫硝一體化已成功運用于寶鋼湛江鋼鐵焦化項目（2015年11月）。本次工藝采用“旋轉噴霧半干法（鈣法）脫硫+除塵脫硝一體化”整體技術工藝，以期對其技術進行優化，為國內煤焦化行業焦爐氣治理提供參考。

1 工藝原理

1.1 SDA塔半干法脫硫原理

原煙氣通過煙氣分布器進入SDA塔，煙氣中的二氧化硫在脫硫塔中與細小的石灰漿液（平均液滴直徑50μm）發生化學反應，煙氣中的酸性組分迅速被細小的研發液滴中和。氫氧化鈣粉顆粒同H2O 、SO2、H2SO3反應生成干粉產物，整個反應分為氣相、液相和固相三種狀態反應，反應步驟及方程式如下：

1.2 脫硝原理

脫硝系統以氨（NH3）為還原劑，在低溫 SCR 催化劑作用下與煙氣中的 NOX反應，生成 N2和 H2O，實現 NOX脫除，并控制NH3的逃逸率。

煙氣中 90%以上 NOx 是以 NO 形式存在。NH3選擇性地和 NOX反應生成無二次污染的 N2和 H2O 隨煙氣排放。

2 工藝流程

原煙氣通過煙氣分布器進入SDA塔，煙氣中的酸性組分迅速被細小的研發液滴中和。同時，其中的水分也被蒸發，一部分干燥產物，包括飛灰和吸收反應產物，落入吸收塔底部，進入粉塵輸送系統。塔內反應完成的煙氣進入布袋除塵器，固體顆粒被收集下來。

完成脫硫和除塵后的煙氣溫度控制在180-200℃。進入除塵脫硝一體化裝置，煙氣在除塵脫硝一體化裝置內先經布袋除塵，除塵后的煙氣與噴氨裝置加入的還原劑（氨氣）充分混合。混合后的煙氣進入脫硝催化劑層，在催化劑作用下發生脫硝反應，脫除 NOX；凈化后的潔凈煙氣經過煙囪排放。在除塵脫硝一體化裝置旁設置煤氣熱風爐，定期對催化劑進行在線加熱，可實現催化劑的活性再生。

3 設計焦爐燃燒廢氣排放指標

廢氣處理后符合《煉焦化學工業污染物排放標準》中表6“大氣污染物特別排放限值要求”。顆粒物15 mg/m3、SO230 mg/m3、NOX150 mg/m3。

4 主要設備參數

4.1 風機系統

主風機采用變頻離心風機，既能滿足焦爐加熱吸力調整要求，又可以達到節能目的。

4.2 脫硫脫硝系統

脫硫脫硝系統包括：脫硫塔單元、制漿單元、循環漿液單元、脫硝除塵一體化單元、氮氣單元組成。

脫硫反應塔主要設計參數如下：

制漿單元及循環漿液單元由粉倉、振動裝置、計量螺旋給料機、消化罐、漿液罐、漿液泵、輸灰接口、壓縮空氣快速接口等組成。

脫硝系統由脫硝除塵一體化設備單元、熱風爐單元、氨氣單元組成。低溫SCR催化劑使用壽命為24000時，設計脫硝效率不小于85%。煙氣熱風爐根據運行情況每年再生1次，每次再生時間約10h/倉。脫硝系統技術參數如下：

氨氣單元由氨汽化器、稀釋風機、氨氣/煙氣混合氣組成，氨水槽內氨水泵送氨汽化器蒸發為氨汽，經外線管道送至氨氣/煙氣混合器；稀釋風機將主風機后潔凈煙氣送氨氣/煙氣混合器將兩者充分混合，導入脫硝反應器內。

5 工藝特點

工藝特點如下：

（1）粘有焦油等黏性物的顆粒物從焦爐煙氣中清除，從而有效地保護脫硝催化劑，保證系統能夠長期、穩定、安全地運行。（2）當焦爐進行加熱換向時，煙氣量及煙氣中的二氧化硫、氮氧化合物、粉塵濃度均有波動，本方案采用的脫硫脫硝處理工藝具有很強的自適應能力，可以滿足不同工況污染物濃度的焦爐煙氣處理需求。（3） 脫硝前除塵，減少煙氣中的粉塵在通過脫硝催化劑層時對催化劑表面的磨損，可以有效延長脫硝催化劑的使用壽命，減少脫硝催化劑的用量，同時可省略傳統意義上的催化劑清灰系統。（4） 采用除塵脫硝噴氨熱解一體化結構形式，利用除塵濾袋過濾層和均流結構體的均流作用，實現煙氣在脫硝催化劑橫截面上的均布，使煙氣速度場、溫度場分布更加均勻，進一步提高脫硝效率。（5）煙氣經高效低溫降脫硫器進入脫硝裝置，可有效抑制在脫硝過程硫酸氫銨的生成量，防止硫酸氫銨在煙氣溫度降低到 230℃以下時凝結黏附在催化劑表面，降低脫硝催化劑脫硝效率。（6）“旋轉噴霧半干法（鈣法）脫硫+除塵脫硝一體化”工藝產生的固體廢物主要成分為CaSO3、CaSO4等無毒物質，不會對環境造成危害。脫硫灰的堿性和硬結性對防止堆放場地下水污染有極大幫助。相比“旋轉噴霧半干法（鈉法）脫硫+除塵脫硝一體化”產生的鈉鹽，環境更友好。

6 結束語

焦爐燃燒廢氣采用“旋轉噴霧半干法（鈣法）脫硫+除塵脫硝一體化”工藝脫硫脫硝在攻克低溫脫硝難題的基礎上環境更友好，整套流程無廢水產生，脫硫副產物有廣泛的綜合綜合利用途徑，煙氣處理指標符合《煉焦化學工業污染物排放標準》中表6“大氣污染物特別排放限值要求”。項目實施在全國焦化行業環保治理領域具有里程碑意義。

參考文獻

[1]劉永民. 焦爐煙氣脫硫脫硝凈化技術與工藝探討[J]. 河南冶金， 2016， 24（4）：17-20.

[2] 吳小平， 王學雷， 宋云華. 一種焦爐煙氣濕式脫硫脫硝工藝及其工業應用[J]. 燃料與化工， 2016， 47（5）：31-33.

[3]陳樂. 新型煤化工產業發展規劃研究[D].北京：中國礦業大學，2015.

[4]欒和鑫. 陰非離子型Gemini表面活性劑合成及性能研究[D].沈陽：東北石油大學，2013.

收稿日期：2017-11-22

作者簡介：楊文明（1971-），1991年太原工業大學大專畢業，注冊環境影響評價工程師，注冊環保工程師，研究方向為建設項目環境影響評價及環保工程。