鞍鋼干熄焦預存段放散煙氣處理技術研究與應用

張慶文，常治鐵，劉莉，郭普慶，孫大鵬

（鞍鋼集團工程技術有限公司，遼寧 鞍山 114021）

為防治污染，國家加大了對焦化行業污染的治理力度，《煉焦化學工業污染物排放標準》GB16171-2012中明確規定，干熄焦煙氣（包括預存段放散煙氣）需凈化處理達標后排放。干熄焦預存段放散煙氣具有煙氣溫度低、煙氣量小、SO2濃度及粉塵濃度高等特點。目前，國內干熄焦預存段放散煙氣凈化問題還沒有很好的解決方法。由于干熄焦爐生產必須保持壓力穩定，且在事故狀態時干熄焦預存段放散煙氣要及時放散以確保安全，因此，在進行干熄焦預存段放散煙氣脫硫、除塵凈化的同時，保證干熄焦預存段放散煙氣取氣口位置壓力平衡和事故狀態下及時放散，成為了一項技術難題。

鞍鋼本部及朝陽鋼鐵現有焦爐14座 （其中6 m焦爐10座，7 m焦爐4座），7套干熄焦裝置，干熄焦放散煙氣與干熄爐環境除塵共用一套除塵系統。干熄焦爐生產過程中會產生含粉塵、SO2等有害物質的廢氣，造成排放煙氣中SO2超標。針對此問題，鞍鋼集團工程技術有限公司進行了干熄焦預存段放散煙氣除塵脫硫技術研究，提出了干熄焦預存段放散煙氣凈化技術和安全連鎖自動控制技術，并先后應用于鞍鋼7套干熄焦裝置，應用后效果良好。本文對此項技術和應用情況進行了介紹。

1 干熄焦預存段放散煙氣處理技術

1.1 干熄焦預存段放散煙氣凈化技術

1.1.1 技術方法

由于干熄焦預存段放散煙氣溫度較低，沒有達到SDS干法脫硫溫度要求，因此研究了一種將經過防爆袋式除塵器過濾后的干熄焦預存段放散煙氣匯入焦爐煙道氣脫硫脫硝系統進行凈化的方法，通過將干熄焦預存段放散煙氣與焦爐煙道氣混合后進行脫硫處理，解決了干熄焦預存段放散煙氣煙溫低等問題，滿足了脫硫所需的溫度要求。

同時，為了便于副產物綜合利用，設置相對獨立的干熄焦預存段放散煙氣除塵系統，包括防爆袋式除塵器和干熄焦預存段放散煙氣除塵系統變頻增壓風機等。由于干熄焦預存段放散煙氣中所含焦粉為易燃易爆物，因此設置防爆袋式除塵器。干熄焦預存段放散煙氣經過防爆袋式除塵器脫除焦粉后，再匯入焦爐煙道氣脫硫脫硝系統進行凈化，使干熄焦預存段放散煙氣除塵凈化收集的焦粉和脫硫副產物分別收集、利用。

1.1.2 技術原理

SDS干法脫硫噴射技術是通過高效的SDS干法脫硫噴射裝置將高效脫硫劑 （粒徑20～30 μm）均勻噴射到焦爐煙氣脫硫脫硝系統入口煙道內，脫硫劑在焦爐煙道內被熱激活，比表面積迅速增大，脫硫劑與煙氣中酸性物質充分接觸，發生物理、化學反應，煙氣中的SO2等酸性物質被吸收凈化。SDS干法脫硫完成的主要化學反應如下：

1.1.3 工藝流程

根據干熄焦預存段放散煙氣特點，確定以下工藝路線：干熄焦預存段放散煙氣取氣后，煙氣通過閥門切換，關快切閥，開氣動調節閥，將煙氣引入干熄焦預存段放散煙氣除塵管道，進入防爆袋式除塵器進行煙塵凈化，過濾去除煙氣中的顆粒物（焦粉），收集的焦粉顆粒物經吸排車吸出后，回收利用；凈化后的煙氣由變頻增壓風機抽引送至焦爐煙氣管道，與焦爐煙道氣一起進行脫硫脫硝除塵凈化處理。具體工藝流程如圖1所示。

圖1 干熄焦預存段放散煙氣凈化工藝流程圖

1.2 安全連鎖自動控制技術

1.2.1 干熄爐與干熄焦預存段放散煙氣凈化系統的安全聯鎖

為保證干熄焦預存段放散煙氣除塵系統的安全生產，設置了兩級聯鎖，分別為干熄爐系統循環風機與干熄焦預存段放散煙氣除塵系統變頻增壓風機之間的安全聯鎖；干熄焦系統預存段放散煙氣中的H2、CO濃度值與干熄焦預存段放散煙氣除塵系統變頻增壓風機之間的安全聯鎖。具體運行方式如下：

（1）當干熄爐系統循環風機停運時，干熄焦預存段放散煙氣除塵系統變頻增壓風機停止運行。

（2）對于6 m焦爐，當干熄焦系統預存段放散煙氣中的H2濃度＞8%或CO濃度＞15%時，干熄焦預存段放散煙氣除塵系統變頻增壓風機均停止運行；對于7 m焦爐，當干熄焦系統預存段放散煙氣中的H2濃度＞7%或CO濃度＞13%時，干熄焦預存段放散煙氣除塵系統變頻增壓風機均停止運行。

1.2.2 干熄焦預存段放散煙氣凈化系統與焦爐煙道氣脫硫脫硝系統的安全聯鎖

在焦爐脫硫脫硝系統風機與干熄焦預存段放散煙氣除塵系統變頻增壓風機之間設置安全聯鎖以保證整個系統的安全穩定運行。在干熄焦除塵凈化后、煙氣匯入焦爐煙道氣脫硫脫硝系統前，設電動切斷閥，通過電動切斷閥可切斷兩系統間的聯系，使干熄焦除塵系統成為相對獨立的除塵系統，這樣既便于干熄焦系統壓力調節和檢修（可與干熄焦爐同步檢修），又不影響焦爐煙道氣脫硫脫硝系統運行。

2 干熄焦預存段放散煙氣處理技術應用

2018年5月開始，先后在鞍山本部和朝陽鋼鐵14座焦爐和7套干熄焦裝置采用此技術進行煙氣脫硫脫硝處理，應用后各干熄焦裝置的外排指標均達到了國家標準要求，實現了煙氣的達標排放，且未對焦爐及干熄焦爐正常生產產生影響。下面以鞍鋼本部二煉焦7#焦爐為例，介紹干熄焦預存段放散煙氣處理技術的應用效果。

鞍鋼本部二煉焦7#焦爐未處理的干熄焦預存段放散煙氣參數條件如表1所示。干熄焦預存段放散煙氣外排標準（包括干熄焦循環煙氣）如表2所示。從表1、2中可見，煙氣中的SO2及顆粒物濃度嚴重超標，必須進行治理。

表1 鞍鋼本部二煉焦7#焦爐干熄焦預存段放散煙氣參數條件

表2 干熄焦煙氣外排標準 mg/Nm3

干熄焦預存段放散煙氣處理技術于2018年5月開始應用于鞍鋼本部二煉焦7#焦爐干熄焦預存段放散煙氣凈化。2018年5～12月7#焦爐煙囪實際運行排放指標情況如表3所示。由于將干熄焦預存段放散煙氣并入焦爐煙氣凈化系統中與焦爐煙氣一并處理，并通過焦爐煙囪排放，因此，干熄焦預存段放散煙氣處理后的排放標準執行焦爐煙道氣外排標準，原干熄焦環境除塵器煙囪執行干熄焦煙氣相應排放標準。經過脫硫脫硝處理后，焦爐煙道氣外排需要達到的國家標準如表4所示。

表3 7#焦爐煙囪實際運行排放指標情況 mg/Nm3

表4 焦爐煙道氣外排標準 mg/Nm3

結合表2、3和4可以看出，將干熄焦預存段放散煙氣并入焦爐煙道氣脫硫脫硝系統后，達到了焦爐煙囪特別排放限值要求 （表4中的考核標準），且優于干熄焦煙氣特別排放限值（表2中的考核標準），同時由于切出干熄焦放散煙氣，原干熄爐環境除塵煙囪SO2排放也滿足國家排放標準要求，大大減少了對環境的污染。結合現場實際生產情況發現，此項技術的應用并未對焦爐及干熄焦爐正常生產產生影響，實現了干熄焦系統的穩定運行和安全生產。

3 結論

（1）鞍鋼集團工程技術有限公司通過進行干熄焦預存段放散煙氣除塵脫硫技術研究，提出了干熄焦預存段放散煙氣凈化技術和安全連鎖自動控制技術，其中安全連鎖自動控制技術包括干熄爐與干熄焦預存段放散煙氣凈化系統的安全聯鎖、干熄焦預存段放散煙氣凈化系統與焦爐煙道氣脫硫脫硝系統的安全聯鎖。

（2）干熄焦預存段放散煙氣處理技術推廣應用于鞍山鋼鐵和朝陽鋼鐵14座焦爐和7座干熄焦裝置煙氣脫硫脫硝處理后，干熄焦裝置煙氣排放指標均能滿足《煉焦化學工業污染物排放標準》中的特別排放限值要求，并達到超低排放標準，即SO2排放≤30 mg/Nm3、NOX排放≤50 mg/Nm3、顆粒物排放≤10 mg/Nm3。實現了煙氣的達標排放，且未對焦爐及干熄焦爐正常生產產生影響，實現了干熄焦系統的穩定運行和安全生產。