一種焦?fàn)t煙道氣脫硫脫硝技術(shù)的研究與應(yīng)用

姚一彤

（唐鋼美錦（唐山）煤化工有限公司 河北 唐山 063000）

1 引言

面對(duì)日益嚴(yán)峻的環(huán)保形勢(shì)，對(duì)焦化企業(yè)的焦?fàn)t煙道氣脫硫脫硝的要求也越來越高。我單位根據(jù)自身生產(chǎn)特點(diǎn)及現(xiàn)場(chǎng)情況，采用了碳酸鈉半干法煙氣脫硫+低溫SCR選擇性催化還原脫硝除塵，現(xiàn)對(duì)我單位焦?fàn)t煙道氣脫硫脫硝技術(shù)的研究及應(yīng)用進(jìn)行闡述。

2 焦?fàn)t煙道氣脫硫脫硝方案簡(jiǎn)述

2.1 工藝技術(shù)概述

煙道氣凈化系統(tǒng)主要由脫硫塔、除塵脫硝一體化裝置、氨氣稀釋風(fēng)系統(tǒng)、脫硫液制備系統(tǒng)、引風(fēng)機(jī)、煙氣管道、熱風(fēng)爐系統(tǒng)等組成。凈化系統(tǒng)從焦?fàn)t煙道預(yù)留接口處抽取焦?fàn)t煙道氣，煙道氣首先進(jìn)入脫硫塔，在脫硫塔內(nèi)進(jìn)行脫硫；從脫硫塔出來的脫硫后的煙氣進(jìn)入除塵脫硝裝置，煙氣在除塵脫硝裝置內(nèi)先經(jīng)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(jìn)入脫硝催化劑層，在催化劑作用下發(fā)生脫硝反應(yīng)，脫除NOX；凈化后的潔凈煙氣由引風(fēng)機(jī)送回?zé)焽枧欧拧艋療煔獾呐艢鉁囟仍?50℃以上，不會(huì)在煙囪周圍產(chǎn)生煙囪雨，并可以避免煙氣溫度低于酸露點(diǎn)而引起的煙囪腐蝕。

2.2 脫硫脫硝原理

（1）半干法脫硫原理

煙氣在SDA塔內(nèi)與被霧化的碳酸鈉漿液接觸，發(fā)生物理、化學(xué)反應(yīng)，氣體中的SO2被吸收凈化。

主要化學(xué)反應(yīng)：

碳酸鈉漿液經(jīng)霧化器霧化成50μm的霧滴，與脫硫塔內(nèi)煙氣接觸迅速完成吸收SO2的反應(yīng)，在低溫降下具有極高的效率脫除SO2。由于噴入塔內(nèi)的碳酸鈉漿液是極細(xì)的霧滴，完成反應(yīng)后的脫硫產(chǎn)物也為極細(xì)的顆粒，因此，完成反應(yīng)的同時(shí)也即迅速干燥。

（2）脫硝原理

脫硝系統(tǒng)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(yīng)，生成N2和H2O，實(shí)現(xiàn)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(yīng)生成無二次污染的N2和H2O隨煙氣排放。本項(xiàng)目采用的低溫SCR脫硝催化劑脫硝效率不低于85%。

2.3 系統(tǒng)組成

本焦?fàn)t煙氣凈化工藝系統(tǒng)主要由煙氣管道及風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)、除塵脫硝系統(tǒng)、電氣儀表控制系統(tǒng)等組成。

2.3.1 煙氣管道及風(fēng)機(jī)系統(tǒng) 煙氣管道及風(fēng)機(jī)系統(tǒng)主要由煙氣管道、閥門、管道附件及脫硫脫硝引風(fēng)機(jī)組成。焦?fàn)t煙道氣在脫硫脫硝系統(tǒng)中的基本流程為：焦?fàn)t地下總煙道取風(fēng)口取風(fēng)--取風(fēng)管道－脫硫塔--除塵脫硝一體化裝置－引風(fēng)機(jī)－回送管道－回送焦?fàn)t地下總煙道。

2.3.2 脫硫系統(tǒng) 脫硫系統(tǒng)主要包括半干法脫硫塔、旋轉(zhuǎn)霧化器、脫硫溶液制備系統(tǒng)、脫硫灰輸送系統(tǒng)。

除塵脫硝一體化裝置收集的粉塵通過刮板機(jī)、斗提機(jī)送入循環(huán)粉塵倉或外排粉塵倉存貯，以便循環(huán)利用或外排。循環(huán)粉塵倉中循環(huán)利用的脫硫灰通過一個(gè)計(jì)量螺旋輸送機(jī)輸送到脫硫溶液制備系統(tǒng)進(jìn)行再配液。

旋轉(zhuǎn)霧化器是半干法脫硫系統(tǒng)的核心設(shè)備。旋轉(zhuǎn)霧化器將Na2CO3漿液霧化為粒徑為50微米的霧滴，大大增加了漿液與煙氣接觸面積，提高吸收效率。為防止Na2CO3溶液中的雜質(zhì)堵塞霧化器噴嘴，脫硫工藝設(shè)置反沖洗系統(tǒng)。霧化器設(shè)置軸承振動(dòng)監(jiān)測(cè)，當(dāng)霧化器噴嘴發(fā)生堵塞時(shí)，會(huì)導(dǎo)致軸承振動(dòng)偏大，此時(shí)可開啟反沖洗系統(tǒng)對(duì)霧化器進(jìn)行沖洗，延長(zhǎng)霧化器使用壽命。

脫硫溶液制備系統(tǒng)主要由脫硫劑貯倉、脫硫灰循環(huán)貯倉、計(jì)量螺旋輸送機(jī)、供液罐、循環(huán)溶液罐及供液泵、溶液頂罐等組成。脫硫溶液制備系統(tǒng)配合流量計(jì)、密度計(jì)、自動(dòng)調(diào)節(jié)閥門等儀表、控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)與進(jìn)出口煙氣中SO2濃度檢測(cè)聯(lián)鎖。通過檢測(cè)進(jìn)出口SO2值，自動(dòng)調(diào)整溶液泵的輸送能力，使脫硫系統(tǒng)自動(dòng)適應(yīng)焦?fàn)t煙氣量及煙氣中SO2濃度的波動(dòng)。

2.3.3 除塵脫硝系統(tǒng) 脫硝系統(tǒng)由除塵脫硝一體化裝置、氨氣稀釋風(fēng)單元、催化劑熱解裝置組成。

從脫硫塔出來的煙氣溫度為180～200℃，進(jìn)入除塵脫硝一體化裝置進(jìn)行除塵、脫硝。在煙氣溫度≥190℃時(shí)脫硝效率不低于85%，氮氧化物排放濃度低于150mg/Nm3(干基)；粉塵排放濃度低于15mg/Nm3(干基)。除塵脫硝一體化裝置豎向布置，下部是除塵段，上部是脫硝段。

脫硝工藝設(shè)置熱風(fēng)爐裝置，當(dāng)焦?fàn)t減產(chǎn)，焦?fàn)t煙氣出口溫度低于210℃時(shí)，采用熱風(fēng)爐對(duì)煙氣進(jìn)行加熱，燃?xì)鉄犸L(fēng)爐采用焦?fàn)t煤氣燃燒加熱，產(chǎn)生600℃熱煙氣，對(duì)脫硫除塵后的焦?fàn)t煙氣加熱至200℃，保證脫硝時(shí)催化劑的最低工作溫度。

脫硝裝置設(shè)置氨氣分配器。混合氨氣經(jīng)管道送至脫硝裝置的各個(gè)單元，布置在各單元內(nèi)的氨氣分配器保證氨氣與焦?fàn)t煙道氣充分混合，然后在脫硝催化劑的作用下發(fā)生還原反應(yīng)。

2.4 脫硫灰處理

脫硫灰的主要成分為硫酸鈉、亞硫酸鈉及一部分未反應(yīng)的碳酸鈉，硫酸鈉可作為化工產(chǎn)品用于化工、輕工、紡織、建材、醫(yī)藥、有色冶金、皮革等行業(yè)。不同品級(jí)的硫酸鈉有不同的用途，本單位脫硫灰中硫酸鈉含量為66%～76%，可作為水泥行業(yè)助磨劑使用。

3 焦?fàn)t煙道改造

為配合焦?fàn)t煙道氣脫硫脫硝裝置正常運(yùn)行，對(duì)焦?fàn)t總煙道進(jìn)行改造，在總煙道引風(fēng)口后增設(shè)煙道閘板。焦?fàn)t煙道氣凈化系統(tǒng)正常運(yùn)行時(shí)，煙道閘板關(guān)閉，隔斷總煙道和焦?fàn)t煙囪，焦?fàn)t產(chǎn)生的燃燒廢氣經(jīng)過脫硫脫硝后，然后再送回至總煙道中，并通過煙囪排放凈化后的廢氣；當(dāng)焦?fàn)t煙道氣凈化系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，打開該閘板，焦?fàn)t產(chǎn)生的燃燒廢氣直接通過煙囪排放。

為了保證焦?fàn)t正常生產(chǎn)以及煙道氣凈化系統(tǒng)的正常運(yùn)行，設(shè)計(jì)了相關(guān)報(bào)警、聯(lián)鎖系統(tǒng)。煙道閘板既可在中控室手動(dòng)控制，也可在焦?fàn)t煙道氣凈化系統(tǒng)裝置出事故時(shí)聯(lián)鎖打開。

煙道氣引出口需在煙道面混凝土和拱頂磚上開孔，施工方式基本同閘板，因孔洞較大，在煙氣凈化系統(tǒng)安裝時(shí)，可通過延長(zhǎng)結(jié)焦時(shí)間或減少加熱煤氣量來減少廢氣產(chǎn)生量，待煙氣凈化系統(tǒng)安裝、完畢運(yùn)行穩(wěn)定后，再恢復(fù)正常的加熱制度。

4 液氨貯存及氣化單元

液氨貯存及氣化單元作為焦?fàn)t煙道廢氣脫硫脫硝項(xiàng)目的配套設(shè)施，為焦?fàn)t煙道氣凈化裝置提供脫硝還原劑-氨氣。

液氨卸車貯存和液氨站單元主要設(shè)備包括汽車槽車卸料臂、卸氨壓縮機(jī)、液氨貯槽、氨氣化器、氨氣緩沖罐、氨洗滌器、氨水槽及泵等。液氨貯槽首次填充69m3(最大填充量80m3)，約40t，需要20t液氨槽車兩車/次。