推焦煙氣的高活性氫氧化鈣干法脫硫應用實踐

李 會，包曉林，胡 亮

（陜西黃陵煤化工有限責任公司，陜西 延安 716000）

焦化行業是我國重要的經濟產業，也是重污染行業，當前各焦化企業按照GB 16171—2012《煉焦化學工業污染物排放標準》基本實現了焦爐煙氣脫硫脫硝除塵的超低排放，但大多數企業未開始地面站推焦的脫硫減排工作。根據GB 16171—2012表6大氣污染物特別排放限值以及《煉焦化學工業大氣污染物排放標準》（征求意見稿）表1大氣污染物排放限值要求，推焦煙氣SO2排放限值為30 mg/m3（質量濃度），而多數焦化企業的推焦煙氣SO2排放濃度不能滿足此要求。

陜西黃陵煤化工有限責任公司（簡稱黃陵煤化工）現有4座65孔5.5 m搗固焦爐，配套4套推焦地面站。地面站煙氣中SO2排放濃度滿足GB 16171—2012表5新建企業大氣污染物排放濃度限值（質量濃度50 mg/m3）要求，不滿足GB 16171—2012表6大氣污染物特別排放限值以及《煉焦化學工業大氣污染物排放標準》（征求意見稿）表1大氣污染物排放限值規定，為達到兩者要求的排放限值（質量濃度30 mg/m3），黃陵煤化工建設了推焦煙氣脫硫裝置。

1 推焦煙氣的特點

焦爐推焦時，會產生大量陣發性高溫含塵煙氣，同時紅焦在空氣中燃燒，形成強烈的對流濃煙，在焦炭熱浮力及地面站風機的作用下煙氣被收入安裝在攔焦車上的吸氣罩，然后通過接口翻板閥等特殊的轉換設備，使煙氣進入集塵干管，送入預除塵系統對較大的顆粒進行相分離，隨后煙氣進入脈沖袋式除塵器凈化后經風機送入煙囪高空排放。

目前地面站只能將推焦煙氣中的粉塵脫除，煙氣中還伴隨著高濃度的SO2，其瞬時質量濃度最大可達500 mg/m3。推焦過程只持續1分多鐘，每小時推焦4～6爐，屬于間歇式操作，而煙氣溫度在集塵干管內最高僅80℃，到除塵器入口溫度約60℃，煙囪出口溫度約45℃，整體溫度較低。

2 脫硫工藝選擇及脫硫劑性能

目前焦化行業內焦爐煙氣脫硫工藝主要有小蘇打干法脫硫、鈣基移動床干法脫硫、鈣基循環流化床半干法脫硫，而推焦煙氣干法脫硫目前的應用案例較少，已知焦化企業采用的推焦干法脫硫工藝有石灰石-石膏法脫硫、小蘇打干法脫硫、鈣基移動床干法脫硫、高活性氫氧化鈣干法脫硫。國內大部分焦化企業采用的方法是將焦爐推焦煙氣引入濕法脫硫系統，其工藝復雜，投資大，設備容易腐蝕損壞，維修困難，而且會產生少量危廢。

黃陵煤化工通過調研焦化企業及對干法脫硫工藝進行對比（見表1），發現高活性氫氧化鈣干法脫硫工藝雖然國內采用較少，但其投資小，改造周期短，工藝操作簡單，處理效果好，且高活性氫氧化鈣具有高比表面積、高孔容、高有效鈣含量的物性特點以及高效的酸性污染物捕捉能力（高活性氫氧化鈣與普通氫氧化鈣的性能見表2），因此選擇高活性氫氧化鈣干法脫硫工藝作為推焦煙氣脫硫工藝。

表1 3種干法脫硫工藝對比

表2 高活性氫氧化鈣與普通氫氧化鈣的性能

3 脫硫效果

黃陵煤化工于2021年11月由青島沃德杰創環保科技有限公司建成4套推焦煙氣脫硫裝置，并采用高活性氫氧化鈣粉劑干法煙氣脫硫及VOC活性炭吸附工藝。投產初期，設備運行過程經過多次數據實踐，藥劑用量達到最有效值。4套推焦煙氣脫硫裝置投產后，2#、3#焦爐推焦地面站煙囪出口SO2質量濃度（小時均值）＜30 mg/m3，1#、4#焦爐推焦地面站煙囪出口SO2質量濃度（小時均值）＜20 mg/m3。

脫硫裝置未啟動前，2#、3#焦爐推焦地面站SO2質量濃度瞬時值達到500 mg/m3，1#、4#焦爐推焦地面站SO2質量濃度瞬時值達到300 mg/m3。

脫硫裝置為間歇式噴射，當地面站風機啟動高頻率信號時，操作人員在控制室啟動脫硫裝置，脫硫劑通過羅茨風機噴射至除塵器前的煙道內進行脫硫。

現場對比了1#、4#脫硫裝置啟動后脫硫劑噴射量對SO2出口濃度的影響：（1）當自動加料變頻器的頻率在～5 Hz時，脫硫劑噴射量為100 kg/h，每次下料噴射時間為2.5 min，此時SO2質量濃度瞬時值由之前的300 mg/m3下降至100 mg/m3，小時均值的SO2排放質量濃度＜15 mg/m3。（2）當自動加料變頻器的頻率在～10 Hz時，脫硫劑噴射量為200 kg/h，每次下料噴射時間為2.5 min，此時SO2質量濃度瞬時值由之前的300 mg/m3下降至30 mg/m3，小時均值的SO2排放質量濃度下降至5 mg/m3。（3）當自動加料變頻器的頻率在～10 Hz時，脫硫劑噴射量為200 kg/h，每次下料噴射時間為2.5 min，間隔1爐出焦噴射脫硫劑1次，SO2質量濃度瞬時值由之前的300 mg/m3下降至80 mg/m3，整體小時均值的SO2排放質量濃度＜20 mg/m3。

現場運行中發現，自動加料變頻器的頻率設定在5 Hz時，系統穩定性稍差，分析發現是自動加料器設備本身原因所致，因此黃陵煤化工將自動加料變頻器的頻率設置在10 Hz，同時間隔1爐焦炭噴射1次脫硫劑，同樣能達到質量濃度30 mg/m3的超低排放要求。

此外，黃陵煤化工在生產實踐中發現高活性氫氧化鈣脫硫劑不僅能夠在煙道內與SO2發生反應，而且被除塵器濾袋收集后附著在濾袋上也能與SO2反應。

推焦煙氣脫硫裝置投運后，脫硫副產物每天增加量約800kg，占地面站除塵灰質量的8%～10%，含量較高，因此黃陵煤化工將其運輸至燃煤電廠進行燃燒。

4 結 語

陜西黃陵煤化工有限責任公司推焦煙氣脫硫裝置的應用實踐表明，高活性氫氧化鈣干法脫硫工藝能夠有效應用于推焦煙氣脫硫，其設備投資低，工期短，運行費用低，同時避免了其他脫硫工藝需升溫加熱的弊端，降低了能量消耗，達到了碳減排的目的。