焦?fàn)t煙氣脫硫除塵脫硝工藝系統(tǒng)研究

＊樊彥玲 鄭鵬輝 譚光之 沈建濤

(西安西礦環(huán)?？萍加邢薰?陜西 710075)

焦?fàn)t煙氣脫硫除塵脫硝工藝系統(tǒng)研究

＊樊彥玲 鄭鵬輝 譚光之 沈建濤

(西安西礦環(huán)?？萍加邢薰?陜西 710075)

本文針對(duì)焦?fàn)t煙氣的性質(zhì)和特點(diǎn)，提出了一種脫硫除塵脫硝工藝，論述了該工藝的技術(shù)特點(diǎn)。該工藝能完全滿足《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)焦?fàn)t煙氣的SO2和NOx的排放控制要求，有效解決焦?fàn)t煙氣SO2和NOx的脫除問題，且工藝流程簡(jiǎn)單，布置緊湊，易維護(hù)，易操作。

焦?fàn)t；脫硫；除塵；脫硝

1.概述

據(jù)美國耶魯大學(xué)發(fā)布的《2016年環(huán)境績(jī)效指數(shù)報(bào)告》統(tǒng)計(jì)，我國的空氣質(zhì)量在全球排名倒數(shù)第二，霧霾更是人們近年來一直討論的熱門話題。氣態(tài)SO2和NOX是PM2．5的前驅(qū)體，有統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，由SO2和NOX前驅(qū)體轉(zhuǎn)化而來的PM2．5占到空氣中PM2．5總量的40%以上，同時(shí)SO2和NOx亦是形成酸雨的主要物質(zhì)之一。大氣污染和酸雨對(duì)人類健康和生態(tài)系統(tǒng)造成了巨大危害，嚴(yán)重制約著我國經(jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。

焦?fàn)t煙氣中含有大量的SO2和NOX等污染物。2012年8月2日，環(huán)保部下發(fā)了《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16171-2012），標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定于2012年10月1日起實(shí)施。《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16171-2012）對(duì)焦?fàn)t煙氣中SO2和NOX的排放做了嚴(yán)格規(guī)定，標(biāo)準(zhǔn)要求焦?fàn)t煙氣中SO2的排放限值為50mg/Nm3（特別排放限值為30mg/ Nm3），NOx的排放限值為500mg/Nm3（特別排放限值為150mg/Nm3），焦?fàn)t煙氣中SO2和NOX的治理成為焦化行業(yè)的重點(diǎn)環(huán)保項(xiàng)目。

2.焦?fàn)t煙氣

焦?fàn)t煙氣是燃料在焦?fàn)t燃燒室燃燒后產(chǎn)生的，焦?fàn)t生產(chǎn)用的燃料主要是指混合煤氣（高爐煤氣和焦?fàn)t煤氣混合后形成的混合氣體）或單純的焦?fàn)t煤氣，在焦?fàn)t煙囪的熱壓吸力作用下，焦?fàn)t煙氣經(jīng)地下煙道和煙囪后高空排放。焦?fàn)t煙氣具有以下特點(diǎn)：

(1)焦?fàn)t煙氣的溫度相對(duì)較低。因焦?fàn)t在爐型、燃料種類和操作制度等方面存在很大差異，從而導(dǎo)致不同焦化廠的焦?fàn)t煙氣在溫度方面存在著很大差異。焦?fàn)t煙氣溫度多數(shù)在220～250℃，個(gè)別焦化廠的焦?fàn)t煙氣溫度低至180℃，高至320℃，不能滿足SCR脫硝裝置最佳反應(yīng)器溫度區(qū)間320～420℃。如果采用常規(guī)的電廠用脫硝工藝，則脫硝效率會(huì)非常低，無法滿足《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16171-2012）對(duì)焦?fàn)t煙氣中NOX的排放限值要求。

(2)焦?fàn)t煙囪必須始終處于一種熱備狀態(tài)。因焦化廠生產(chǎn)工藝的特殊性決定焦?fàn)t煙氣經(jīng)過脫硫除塵脫硝以后必須返回焦?fàn)t煙囪，經(jīng)過加熱焦?fàn)t煙囪以后才允許高空排放至大氣中，因此焦化廠的焦?fàn)t煙囪便始終處于一種熱備狀態(tài)。要求經(jīng)過脫硫除塵脫硝后的焦?fàn)t煙氣溫度必須始終高于煙氣本身的露點(diǎn)溫度，且不得低于130℃，因此無法直接采用常規(guī)的濕法脫硫技術(shù)進(jìn)行焦?fàn)t煙氣脫硫處理。

(3)煙氣中SO2和NOX含量差別很大。因焦?fàn)t在爐型、燃料種類和操作制度等方面存在很大差異，從而導(dǎo)致不同焦化廠的焦?fàn)t煙氣在SO2和NOX含量方面存在著很大差異，目前運(yùn)行的焦化廠煙氣中的SO2含量在50～600mg/Nm3，NOX含量在450～1200mg/Nm3。

(4)SO2含量對(duì)低溫脫硝的影響。在SCR系統(tǒng)脫硝過程中，煙氣在通過SCR催化劑時(shí)，將進(jìn)一步強(qiáng)化SO2→SO3的轉(zhuǎn)化，形成更多的SO3。在脫硝過程中，由于NH3的逃逸是無法避免的，極易與SO3形成硫酸氫氨。

硫酸氫氨在146℃～207℃溫度范圍內(nèi)為液態(tài)。氣態(tài)或顆粒狀液體狀硫酸氫氨會(huì)隨著煙氣流經(jīng)尾部受熱面，不會(huì)對(duì)尾部受熱面產(chǎn)生影響；相反，液態(tài)硫酸氫氨捕捉飛灰能力極強(qiáng)，會(huì)與煙氣中的飛灰粒子相結(jié)合，附著于催化劑表面，嚴(yán)重影響催化劑的使用效率和使用壽命。

(5)高效脫硫和控制NH3逃逸是重點(diǎn)。硫酸氫氨的反應(yīng)速率主要與溫度、煙氣中的NH3、SO3及H2O濃度有關(guān)。為此，在系統(tǒng)的技術(shù)方案設(shè)計(jì)中，應(yīng)嚴(yán)格控制SO2→SO3的轉(zhuǎn)化率及SCR出口的NH3的逃逸率。

3.技術(shù)方案

焦?fàn)t煙氣脫硫除塵脫硝常規(guī)的技術(shù)方案是：通過煤氣加熱爐將煙氣溫度由加熱到320～420℃（SCR脫硝裝置最佳反應(yīng)器溫度區(qū)間），經(jīng)SCR反應(yīng)器進(jìn)行脫硝反應(yīng)后煙氣再進(jìn)入余熱鍋爐進(jìn)行余熱回收，此時(shí)煙氣溫度降至100～160℃，之后煙氣在進(jìn)入后面布置的除塵或者脫硫設(shè)備，最終經(jīng)煙囪排放至大氣中。

煙氣溫度在180℃～230℃時(shí)，極易產(chǎn)生硫酸氫銨。硫酸氫銨極易潮解，熔點(diǎn)溫度147℃，沸點(diǎn)溫度350℃。在146℃～207℃時(shí)，硫酸氫銨為液態(tài)，液態(tài)硫酸氫氨捕捉飛灰能力極強(qiáng)，生成物非常黏稠且難清理，附著于催化劑表面后，將大大降低脫硝效率和催化劑的使用壽命，增加系統(tǒng)的運(yùn)行成本。

此外，如后續(xù)脫硫采用的是濕法脫硫工藝，脫硫系統(tǒng)出口的煙氣溫度約為46℃，為滿足焦?fàn)t煙囪熱備的溫度要求，需要對(duì)脫硫煙氣進(jìn)行再次加熱。此技術(shù)路線系統(tǒng)龐大，涉及到多次換熱，工藝復(fù)雜，造成能源浪費(fèi)。

針對(duì)焦?fàn)t煙氣的特點(diǎn)和脫硫除塵脫硝技術(shù)難點(diǎn)，本文提出一種新的技術(shù)方案：即先采用半干法脫硫技術(shù)高效脫除SO2，后由布袋除塵技術(shù)脫除顆粒物，最后采用SCR低溫脫硝技術(shù)脫除NOx。

4.技術(shù)特點(diǎn)

(1)本技術(shù)方案將半干法脫硫設(shè)置在脫硝之前，不僅使焦?fàn)t排放煙氣中的SO2含量降低至30mg/m3以下，滿足《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16171-2012）對(duì)SO2排放限值的規(guī)定，而且能嚴(yán)格控制后續(xù)脫硝過程中SO2→SO3的轉(zhuǎn)化率，提高脫硝效率和催化劑使用壽命，保證長(zhǎng)期穩(wěn)定的高效脫硝。(2)本技術(shù)方案的整個(gè)工藝系統(tǒng)的溫降相對(duì)較小，保證焦?fàn)t煙氣經(jīng)過脫硫除塵脫硝后的回送溫度。半干法脫硫系統(tǒng)的溫降小于30℃，因此整個(gè)系統(tǒng)的回送溫度將大于150℃，滿足煙囪熱備要求（不得低于130℃）。(3)本技術(shù)方案采用半干法脫硫技術(shù)，半干法工藝目前在低硫煙氣且缺水的地區(qū)應(yīng)用廣泛，工藝運(yùn)行成本低、不產(chǎn)生脫硫廢水，系統(tǒng)不用做防腐處理，故障率低。(4)本技術(shù)方案在脫硝之前采用袋除塵技術(shù)：一是可以有效抑制后續(xù)液態(tài)硫酸氫氨捕捉飛灰，同時(shí)可減少粉塵對(duì)催化劑表面的磨損和堵塞，有效延長(zhǎng)催化劑的使用壽命，提高脫硝效率，減少催化劑用量和系統(tǒng)運(yùn)行費(fèi)用。二是布袋除塵器濾袋本身具有均流作用，進(jìn)一步提高脫硝效率。(5)本技術(shù)方案采用袋除塵技術(shù)，濾袋外表面過濾下的尚未反應(yīng)的脫硫劑可繼續(xù)脫硫，在去除煙氣中脫硫灰的同時(shí)，系統(tǒng)的脫硫效率得到進(jìn)一步提高。(6)本技術(shù)方案采用高效袋除塵技術(shù)，有效降低了進(jìn)入SCR脫硝系統(tǒng)中的粉塵，可省略SCR傳統(tǒng)工藝中的催化劑清掃系統(tǒng)。(7)本技術(shù)方案中的脫硝反應(yīng)器由多個(gè)獨(dú)立模塊構(gòu)成，可實(shí)現(xiàn)在線檢修或者在線更換催化劑，不影響整個(gè)系統(tǒng)的正常工作。

5.結(jié)論

焦?fàn)t煙氣脫硫除塵脫硝工藝必須抓住治理的關(guān)鍵點(diǎn)—中低溫特性，將煙囪熱備要求，即焦?fàn)t生產(chǎn)工藝對(duì)煙氣治理回送溫度的要求，充分考慮在整個(gè)系統(tǒng)的技術(shù)方案設(shè)計(jì)中。本文采用了半干法脫硫技術(shù)，滿足了焦?fàn)t煙囪熱備要求；脫硫除塵布置在脫硝之前，大大降低了進(jìn)入脫硝系統(tǒng)的SO2和粉塵濃度，有效解決了焦?fàn)t煙氣的SO2、粉塵和NOx的脫除問題的同時(shí)，提高了催化劑的脫硝效率和使用壽命，降低了系統(tǒng)的運(yùn)行成本。

[1]蔣文舉．煙氣脫硫脫硝技術(shù)手冊(cè)[M]．北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2012,417．

[2]孫剛森,尹華．焦?fàn)t煙氣脫硫除塵脫硝及其熱解析一體化工藝[J]．燃料與化工,2015,46(6):40-41．

(責(zé)任編輯：盧鳳英)

Study of Desulfuration, Dedusting and Denitration System for Coke Oven Exhaust Gas

Fan Yanling, Zheng Penghui, Tan Guangzhi, Shen Jiantao

（Xi’an West Mine Environmental Protection Technology co., LTD, Shanxi, 710075）

In this paper, in terms of the property and features of coke oven exhaust gas, it has put forward one desulfuration, dedusting and denitration technology and expounded the technical features of this technology. This technology can satisfy totally the requirement of Emission Standard of Coking Chemistry Industrial Pollutant on the emission control for SO2and NOxin coke oven exhaust gas and can solve effectively the SO2and NOxremoval problem for coke oven exhaust gas, furthermore, this technology has a simple procedure, compact layout, easy maintenance process and easy operation procedure.

coke oven；desulfuration；dedusting；denitration

T < class="emphasis_bold"> 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

A

樊彥玲（1981～)，女，西安西礦環(huán)保科技有限公司；研究方向：大氣污染治理（環(huán)保)。