焦爐煙氣超低排放技術的研究與應用

劉志軍

陽光華泰能源有限責任公司華泰一廠煉焦車間 山西運城 043300

1 焦爐煙氣的生成

在煉焦生產過程中，燒結釋放出了大量的SO2氣體。這些SO2氣體主要是由含鐵原料和燃料中的硫化物氧化而生成，伴隨著整個煉焦工藝進程，形成了SO2氣體，持續排放，伴隨燒結溫度的不斷提升，各種助燃，空氣氧含量和燃料顆粒尺寸發生不斷變化。凝膠工藝過程中的SO2氣體有規律的排放出來，這一規律被認定為燒結過程中的燃料用量。當燒結過程中，原料的水分和含硫量以及礦石的酸堿度在正常變化范圍之內時，如果溫度接近了燒結工藝煙氣溫度的峰值可以認為已進行到燒結終點前，這時煙氣排放中的SO2濃度會達到整個煙氣排放的峰值[1]。燒結工藝中除了SO2氣體，還有很多的NOx，其中95%左右的NOx為NO氣體在燒結工藝過程中燒結及各蜂箱煙氣中的NO濃度比例較為均衡，并且NO氣體的含量濃度較高，為了降低燒結工藝中NO氣體的排放，可采用提高燒結礦酸堿度的方法或者加厚燒結料厚度，這樣的工藝模式改善，更有利于促進其中的氧化鈣和三氧化二鐵生成，從而起到催化作用，完成CO氣體對NOx的還原效果，通過這樣的公益模式改善，可以大幅度降低煙氣中NOx，氣體燃料，煤和焦炭燃燒也會伴隨產生大量的COx氣體，致使在整個工藝中煙氣中的COx快速上升，伴隨整個工藝的進程，COx會持續下降，最后呈小波動趨勢，在燒結工藝終點時，燒結煙氣中的氧含量大約為21%，COx的含量濃度幾乎接近為0。

2 焦爐煙氣超低排放技術研究與應用

2.1 方案研究

根據煙氣特性和現場實際情況確定工藝路線。根據焦爐煙氣溫度高、粉塵少的特點，脫硫前選擇中高溫SCR脫硝裝置，但中高溫SCR所需溫度為280℃。例如，焦爐煙氣溫度（180-250℃）相對較低。脫硝前需加加熱裝置，再將余熱回收后進入脫硫塔。因此，選擇熱風爐對煙氣進行加熱，廢熱鍋爐回收廢熱蒸汽[2]。

1#、2#焦爐煙氣密度相半干脫硫和脫氮項目研究了高溫選擇性催化還原的耦合機制的多元的污染和余熱梯級利用焦爐煙氣溫度較高,并且建造了一個一半的溫度和流量自適應與干法煙氣超低排放處理技術系統為核心的圖1所示。

圖1 中高溫SCR+余熱利用+半干法脫硫超低排放技術流程

采用脫硫脫硝裝置處理的焦爐煙氣排放指標達到《焦化化工污染物排放標準》GB16171-2012規定的特定區域排放限值。為了實現煙氣超低排放，在不改變原有半干法脫硫除塵工藝的情況下，通過實驗模擬和技術應用實現了超低排放。

2.2 改造方案

2.2.1 氨水雜質化驗及應對措施

氨雜質檢測結果表明，雜質大部分為硫化物晶體，顆粒大小較小。它們被懸浮在氨中，所有的雜質在加熱到60°C左右時被溶解。對策:在氨罐與氨冷凝器之間安裝φ2000mm、高度4000mm的儲罐，作為氨雜質沉淀罐。根據雜質的特點，在輸送管道中加入蒸汽伴流，使雜質在輸送過程中溶解在氨水中而不結晶。

2.2.2 噴氨格柵優化技術的應用

噴氨格柵作為脫硝系統的核心部件，在煙道截面的2D范圍內獨立調整各噴點的噴氨量，相對增加中心部位的噴灑流量，使還原劑與煙氣在到達催化劑之前按照設計的氨氮摩爾比混合。

2.2.3 脫硫塔技術創新

采用雙級密相干塔脫硫技術，通過二級脫硫塔，進一步保證了脫硫效率。脫硫塔中的脫硫劑量為120-140t，已經達到脫硫系統的極限，只能從氣流分布入手，均勻脫硫劑的分布，增加脫硫劑的循環次數，進而提高脫硫效率。

具體實施方案：二級塔加導流板，檔板與中心線的距離調整為800mm，尺寸為3900mm×500mm×10mm，與塔頂的水平夾角為50°；在一級塔螺旋給料機上方增加中間倉，10個均風閥處各加一塊導流板，導流板為R800弧形板，弧長292mm，弧心向下，與均分口頂的間距為100mm。將中間檔板與中心線的距離調整為800mm后，稍有利于煙氣充滿大灰斗的下半部分，但在大灰斗上半部分形成的回流空間會略有增大，有利于提高脫硫效率。改造后的效果：一級塔、二級塔、除塵倉室氣流分布均勻，脫硫灰循環分布正常，改善了脫硫效果，并減少氣流對布袋的沖刷。

2.2.4 袋式除塵器的優化

通過磷粉實驗發現，除塵器內的均勻空氣不夠均勻，除塵室之間的阻力偏差較大，導致前端除塵器布袋磨損嚴重。通過調整吹掃順序和脈沖寬度，調整各除塵室的阻力，再調整脫硫劑灰倉的灰量，使脫硫劑能夠均勻循環。加了回流板后，除塵器內的均勻氣流分布更加均勻，布袋不會遭受的重大磨損[3]。為了穩定各項排放指標，把布袋全部更換為浙江華基的PPS+超細纖維+覆膜布袋，效果良好。

3 結語

伴隨著我國冶金焦化企業的快速發展，致使我國的環境保護問題較為突出，目前主要是煙氣中的二氧化硫和氮氧化物排放，由于目前環保相關設施投資費用較高，許多企業難以承受，所以我們在后期的研發工作中，應該注意脫硫脫硝工藝技術的升級與經濟效益降低等問題，并結合我國的生產實際，針對不同的生產技術進行相應的技術改造。從而在保證我國冶金企業焦化生產過程中降低污染物的排放，保證我國的冶金工業實現可持續發展。