本文以90萬噸焦爐煙氣脫硫脫硝工程技術(shù)方案為例,同時主要從工藝原理、工藝流程、設計焦爐燃燒廢氣排放指標、主要設備參數(shù)及工藝特點等五個方面進行了詳細的論述,從而進一步提高脫硫脫硝工程的技術(shù)實施.
焦爐廢氣中的低溫NOx處理技術(shù)還屬于本世界技術(shù)難題，嚴峻的環(huán)保壓力迫使焦化企業(yè)又不得不面對NOx的排放控制。尋求一種合理的解決方案很有必要。旋轉(zhuǎn)噴霧半干法（鈉法）脫硫+ 除塵脫硝一體化已成功運用于寶鋼湛江鋼鐵焦化項目（2015年11月）。本次工藝采用“旋轉(zhuǎn)噴霧半干法（鈣法）脫硫+ 除塵脫硝一體化”整體技術(shù)工藝，以期對其技術(shù)進行優(yōu)化，為國內(nèi)煤焦化行業(yè)焦爐煙氣治理提供參考。
1 工藝原理
1.1 SDA 塔半干法脫硫原理
原煙氣通過煙氣分布器進入SDA 塔，煙氣中的二氧化硫在脫硫塔中與細小的石灰漿液（平均液滴直徑50μm）發(fā)生化學反應，煙氣中的酸性組分迅速被細小的研發(fā)液滴中和。氫氧化鈣粉顆粒同H2O 、SO2、H2SO3 反應生成干粉產(chǎn)物，整個反應分為氣相、液相和固相三種狀態(tài)反應，反應步驟及方程式如下：
⑴ SO2 被液滴吸收 SO2( 氣)+H2O → H2SO3( 液)
⑵吸收的SO2 同溶液的吸收劑消石灰粉反應生成亞硫酸鈣
Ca(OH)2( 液)+H2SO3( 液) → CaSO3( 液)+2H2O
Ca(OH)2( 固)+H2SO3( 液) → CaSO3( 液)+2H2O
⑶液滴中CaSO3 達到飽和后，即開始結(jié)晶析出
CaSO3( 液) → CaSO3( 固)
⑷部分溶液中的CaSO3 與溶于液滴中的氧反應，氧化成硫酸鈣
CaSO3( 液)+1/2O2( 液) → CaSO4( 液)
1.2 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，生成 N2 和 H2O，實現(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 反應生成無二次污染的 N2和H2O隨煙氣排放。
原煙氣通過煙氣分布器進入SDA 塔，煙氣中的酸性組分迅速被細小的研發(fā)液滴中和。同時，其中的水分也被蒸發(fā)，一部分干燥產(chǎn)物，包括飛灰和吸收反應產(chǎn)物，落入吸收塔底部，進入粉塵輸送系統(tǒng)。塔內(nèi)反應完成的煙氣進入布袋除塵器，固體顆粒被收集下來。
完成脫硫和除塵后的煙氣溫度控制在180-200℃。進入除塵脫硝一體化裝置，煙氣在除塵脫硝一體化裝置內(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?；旌虾蟮臒煔膺M入脫硝催化劑層，在催化劑作用下發(fā)生脫硝反應，脫除 NOX；凈化后的潔凈煙氣經(jīng)過煙囪排放。在除塵脫硝一體化裝置旁設置煤氣熱風爐，定期對催化劑進行在線加熱，可實現(xiàn)催化劑的活性再生。
3 設計焦爐燃燒廢氣排放指標
廢氣處理后符合《煉焦化學工業(yè)污染物排放標準》中表6“大氣污染物特別排放限值要求”。顆粒物15 mg/m3、SO230 mg/m3、NOX150 mg/m3。
4 主要設備參數(shù)
4.1 風機系統(tǒng)
主風機采用變頻離心風機，既能滿足焦爐加熱吸力調(diào)整要求，又可以達到節(jié)能目的。
4.2 脫硫脫硝系統(tǒng)
脫硫脫硝系統(tǒng)包括：脫硫塔單元、制漿單元、循環(huán)漿液單元、脫硝除塵一體化單元、氮氣單元組成。
脫硫反應塔主要設計參數(shù)如下：
脫硝系統(tǒng)由脫硝除塵一體化設備單元、熱風爐單元、氨氣單元組成。低溫SCR 催化劑使用壽命為24000 時，設計脫硝效率不小于85%。煙氣熱風爐根據(jù)運行情況每年再生1 次，每次再生時間約10h/ 倉。脫硝系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)如下：
氨氣單元由氨汽化器、稀釋風機、氨氣/ 煙氣混合氣組成，氨水槽內(nèi)氨水泵送氨汽化器蒸發(fā)為氨汽，經(jīng)外線管道送至氨氣/ 煙氣混合器；稀釋風機將主風機后潔凈煙氣送氨氣/ 煙氣混合器將兩者充分混合，導入脫硝反應器內(nèi)。
5 工藝特點
工藝特點如下：
（1）粘有焦油等黏性物的顆粒物從焦爐煙氣中清除，從而有效地保護脫硝催化劑，保證系統(tǒng)能夠長期、穩(wěn)定、安全地運行。（2）當焦爐進行加熱換向時，煙氣量及煙氣中的二氧化硫、氮氧化合物、粉塵濃度均有波動，本方案采用的脫硫脫硝處理工藝具有很強的自適應能力，可以滿足不同工況污染物濃度的焦爐煙氣處理需求。(3) 脫硝前除塵，減少煙氣中的粉塵在通過脫硝催化劑層時對催化劑表面的磨損，可以有效延長脫硝催化劑的使用壽命，減少脫硝催化劑的用量，同時可省略傳統(tǒng)意義上的催化劑清灰系統(tǒng)。(4) 采用除塵脫硝噴氨熱解一體化結(jié)構(gòu)形式，利用除塵濾袋過濾層和均流結(jié)構(gòu)體的均流作用，實現(xiàn)煙氣在脫硝催化劑橫截面上的均布，使煙氣速度場、溫度場分布更加均勻，進一步提高脫硝效率。（5）煙氣經(jīng)高效低溫降脫硫器進入脫硝裝置，可有效抑制在脫硝過程硫酸氫銨的生成量，防止硫酸氫銨在煙氣溫度降低到230℃以下時凝結(jié)黏附在催化劑表面，降低脫硝催化劑脫硝效率。（6）“旋轉(zhuǎn)噴霧半干法（鈣法）脫硫+ 除塵脫硝一體化”工藝產(chǎn)生的固體廢物主要成分為CaSO3、CaSO4 等無毒物質(zhì)，不會對環(huán)境造成危害。脫硫灰的堿性和硬結(jié)性對防止堆放場地下水污染有極大幫助。相比“旋轉(zhuǎn)噴霧半干法（鈉法）脫硫+ 除塵脫硝一體化”產(chǎn)生的鈉鹽，環(huán)境更友好。
6 結(jié)束語
焦爐燃燒廢氣采用“旋轉(zhuǎn)噴霧半干法（鈣法）脫硫+ 除塵脫硝一體化”工藝脫硫脫硝在攻克低溫脫硝難題的基礎(chǔ)上環(huán)境更友好，整套流程無廢水產(chǎn)生，脫硫副產(chǎn)物有廣泛的綜合綜合利用途徑，煙氣處理指標符合《煉焦化學工業(yè)污染物排放標準》中表6“大氣污染物特別排放限值要求”。項目實施在全國焦化行業(yè)環(huán)保治理領(lǐng)域具有里程碑意義。
原標題:90萬噸焦爐煙氣脫硫脫硝工程技術(shù)方案
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