關(guān)于實(shí)現(xiàn)焦?fàn)t煤氣用戶煙氣SO2超低排放的探討

王玉興，吳禮云

（首鋼京唐公司能環(huán)部，河北唐山 063000）

1 焦?fàn)t煤氣系統(tǒng)工藝流程

首鋼京唐公司焦化共有6 座復(fù)熱式頂裝焦?fàn)t，其中ABCD 4 座焦?fàn)t發(fā)生的焦?fàn)t煤氣主要供給冷軋、球團(tuán)、燒結(jié)、CCPP、熱軋等用戶加熱爐使用；EF兩座焦?fàn)t發(fā)生的煤氣主要供給MCCR、中厚板、冷軋熱基鍍鋅線和酸再生加熱爐使用；焦?fàn)t煤氣柜作為焦?fàn)t煤氣系統(tǒng)的穩(wěn)壓和保安全設(shè)施，發(fā)電機(jī)組作為焦?fàn)t煤氣動(dòng)態(tài)盈虧調(diào)整用戶。工藝流程示意如圖1所示。

圖1 焦?fàn)t煤氣工藝流程示意圖

根據(jù)生產(chǎn)需求，剛性用戶為冷軋、熱基鍍鋅、燒結(jié)、球團(tuán)、CCPP等；可調(diào)用戶為熱軋、中厚板、MCCR等；調(diào)整用戶為發(fā)電機(jī)組等。

2 系統(tǒng)存在問題

（1）《鋼鐵工業(yè)大氣污染物超低排放標(biāo)準(zhǔn)》提出，煙氣SO2排放限值35 mg/m3，其中煉鐵、煉鋼、軋鋼工序SO2排放限值50 mg/m3。預(yù)計(jì)后續(xù)環(huán)保要求將不斷提高。

（2）焦化6 座焦?fàn)t送出焦?fàn)t煤氣設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)為，H2S≤200 mg/m3，通過調(diào)整工況，實(shí)際H2S 含量可控制在120 mg/m3左右，但部分用戶煙氣SO2含量仍不滿足環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)。

（3）剛性焦?fàn)t煤氣用戶配置有煙氣處理設(shè)施或精脫硫設(shè)施，但部分可調(diào)用戶無煙氣處理設(shè)施或焦?fàn)t煤氣精脫硫設(shè)施，如熱軋、中厚板、MCCR 工序加熱爐，煤氣用量較大時(shí)，煙氣SO2排放值處于排放標(biāo)準(zhǔn)上限，存在階段性超標(biāo)的問題。

（4）焦化一次脫硫設(shè)施檢修期間，送出焦?fàn)t煤氣的H2S 含量較高，各產(chǎn)線只能檢修配合，影響生產(chǎn)，增加企業(yè)運(yùn)行成本。

3 制定措施

（1）源頭治理

一是在EF 2 座焦?fàn)t煤氣一次凈化設(shè)施后增加精脫硫裝置，圖2 所示，送出的焦?fàn)t煤氣H2S 含量可控制在20 mg/m3以下，降低中厚板、MCCR 等用戶的加熱爐煙氣SO2含量。

精脫硫裝置由升壓、電捕焦、脫硫三個(gè)工序組成，EF兩座焦?fàn)t發(fā)生的焦?fàn)t煤氣經(jīng)風(fēng)機(jī)加壓后進(jìn)入電捕焦工序，除去夾帶的焦油和其他霧滴狀雜質(zhì)后，送至脫硫工序，脫硫工序選用干法脫硫技術(shù)，由多塔并聯(lián)組成，最大處理能力與焦?fàn)t煤氣發(fā)生量匹配。

圖2 精脫硫裝置

按照目前煤氣平衡情況，熱軋混合煤氣有20%左右為精脫硫后的焦?fàn)t煤氣，精脫硫改造前熱軋混合站入口焦?fàn)t煤氣硫化氫含量平均在120 mg/m3左右，改造后可降低20 mg/m3左右。

二是計(jì)劃在ABCD 焦?fàn)t出口總管與新增脫硫裝置之間增加連通管，盡可能發(fā)揮新增焦?fàn)t煤氣凈化設(shè)施的處理能力。尤其是當(dāng)ABCD 焦?fàn)t一次凈化設(shè)施檢修時(shí)，可將部分含硫較高的焦?fàn)t煤氣送至精脫硫裝置進(jìn)行處理，降低對(duì)用戶煙氣SO2的影響。

（2）過程調(diào)控

如圖3所示，熱軋用混合煤氣由高爐煤氣、焦?fàn)t煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣或天然氣（NG），按照一定比例混合混合后供給，目標(biāo)熱值在（9 160±418）kJ/m3。其中焦?fàn)t煤氣熱值1 7556 kJ/m3（含硫120 mg/m3左右），高爐煤氣熱值3 344 kJ/m3（含硫100 mg/m3左右），轉(zhuǎn)爐煤氣熱值6 688 kJ/m3（含硫10 mg/m3左右），因此，當(dāng)轉(zhuǎn)爐煤氣比例越高，混合煤氣總體熱值越低，加熱爐煙氣SO2含量越低。

一是優(yōu)化熱軋用混合煤氣配比，降低焦?fàn)t煤氣（COG）和高爐煤氣(BFG)配比量，提高轉(zhuǎn)爐煤氣(LGD)比例。

正常生產(chǎn)期間，混合煤氣使用量可達(dá)15萬m3/h以上，此時(shí)煙氣SO2含量較高，較難控制，依據(jù)以上數(shù)據(jù)計(jì)算，控制轉(zhuǎn)爐煤氣配比量在5萬m3/h以上，可確保熱軋加熱爐煙氣SO2含量達(dá)到排放。

圖3 煤氣混合站

二是測量系統(tǒng)優(yōu)化。加熱爐煙氣SO2的監(jiān)測值來自于熱軋加熱爐煙氣在線儀表測量值,混合煤氣要經(jīng)過約3 km 長的管道送到加熱爐，煤氣燃燒之后經(jīng)加熱爐煙氣檢測后才能得到SO2數(shù)據(jù)，由調(diào)度之間反饋數(shù)據(jù)，時(shí)間滯后較長，不利于及時(shí)調(diào)整煤氣比例。因此，在煤氣混合站出口總管增加硫化氫在線檢測儀器，設(shè)定報(bào)警值，輔助對(duì)煤氣混合站優(yōu)先調(diào)整，同時(shí)將用戶煙氣SO2在線實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)與熱軋混合控制畫面放在一起，縮短調(diào)整響應(yīng)時(shí)間。

（3）末端優(yōu)化

推進(jìn)軋鋼工序低溫出鋼，降低對(duì)混合煤氣熱值的要求，從而降低混合煤氣中硫含量較高、熱值高的焦?fàn)t煤氣比例。具體措施如下：

推進(jìn)出鋼溫度下限控制，降低二加段末溫度20℃，降低耐候鋼對(duì)前后鋼種溫度的影響，經(jīng)試驗(yàn)軋制狀態(tài)穩(wěn)定；調(diào)整SPC 統(tǒng)計(jì)規(guī)則，1580 產(chǎn)線推進(jìn)IF鋼1 150℃出鋼試驗(yàn)，整體按PES 下限控制；2250 產(chǎn)線推進(jìn)IF 鋼低溫試驗(yàn)，整輥期排產(chǎn)3.5 mm 以上厚度，按1 170℃出鋼，產(chǎn)品質(zhì)量滿足要求；優(yōu)化排產(chǎn)，高強(qiáng)鋼減薄降低過渡料使用；優(yōu)化加熱爐模型參數(shù)，冷熱坯混裝的爐間差較之前降低約10℃；調(diào)整加熱爐爐膛輻射系數(shù)，降低爐次間溫差。

通過以上措施，混合煤氣的熱值由9 160 kJ/m3降低到8 360 kJ/m3，滿足生產(chǎn)要求，按照以上各種煤氣熱值及硫含量計(jì)算，混合煤氣H2S 含量可降低16 mg/m3左右。

（4）打造保障體系

引入氣源穩(wěn)定，壓力為1.6 MPa 的市政天然氣，經(jīng)調(diào)壓至0.5 MPa 后使用，同時(shí)將現(xiàn)有的LNG 儲(chǔ)罐作為應(yīng)急備用，確保供應(yīng)能力達(dá)到1.5 萬m3/h 以上。在用戶煤氣用量較大、焦?fàn)t煤氣含硫異常或轉(zhuǎn)爐煤氣供應(yīng)異常等情況下使用，可保各用戶煙氣SO2達(dá)標(biāo)排放。

4 效果總結(jié)及計(jì)劃

通過對(duì)全流程進(jìn)行優(yōu)化，采取上述綜合措施，目前我公司所有焦?fàn)t煤氣用戶實(shí)現(xiàn)了煙氣SO2達(dá)標(biāo)排放，圖4 為隨機(jī)抽取的正常生產(chǎn)期間熱軋加熱爐某天的煙氣SO2含量在線數(shù)據(jù)。

其中混合煤氣熱值8 360 kJ/m3、焦?fàn)t煤氣平均3.5 萬m3/h、轉(zhuǎn)爐煤氣平均5 萬m3/h、高爐煤氣平均6.5 萬m3/h、天然氣平均0.5 萬m3/h，全天煙氣SO2含量平均在30 mg/m3，遠(yuǎn)低于超低排放50 mg/m3的要求，滿足環(huán)保A 級(jí)要求。后續(xù)將重點(diǎn)研究在環(huán)保達(dá)標(biāo)排放的前提下，如何降低各工序燃料成本。

圖4 加熱爐煙氣SO2含量在線數(shù)據(jù)