焦?fàn)t煙氣治理技術(shù)及其應(yīng)用

王秀國，石金田

（兗礦化工有限公司，山東鄒城 273500）

0 引 言

面對日益嚴(yán)峻的環(huán)保壓力，近年來我國對環(huán)境污染問題越來越重視，對煙氣排放和節(jié)能降耗的要求越來越嚴(yán)格，特別是 《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16171—2012）的頒布實(shí)施，其排放標(biāo)準(zhǔn)的提升有力地推動了煉焦生產(chǎn)工藝和污染治理技術(shù)的研發(fā)。按照GB16171—2012要求的焦?fàn)t煙氣經(jīng)除塵后煙囪排放廢氣NOX含量≤150mg／m3、SO2含量≤20mg／m3、煙塵含量≤10mg／m3，在役焦?fàn)t裝置若不采取脫硫脫硝除塵治理措施，其煙氣無法實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。因此，焦?fàn)t煙氣的脫硫脫硝除塵技術(shù)成為整個焦化行業(yè)關(guān)注的重點(diǎn)和難點(diǎn)。

兗礦國際焦化有限公司2002年從德國凱澤斯圖爾焦化廠引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)，通過整體拆遷重建的方式成功引進(jìn)了代表當(dāng)時世界上先進(jìn)煉焦工業(yè)技術(shù)水平的7.63m焦?fàn)t，將我國的煉焦工業(yè)技術(shù)水平向前推進(jìn)了一大步。原設(shè)計為2×75孔7.63m頂裝煤大型焦?fàn)t，產(chǎn)能為2×1000kt／a；2005年12月項(xiàng)目投產(chǎn)，后因焦?fàn)t爐頂空間溫度高達(dá)960℃ （正常溫度800℃），又投資了4.5億元對焦?fàn)t爐體進(jìn)行改造，調(diào)整為2×60孔7.63m頂裝煤大型焦?fàn)t，產(chǎn)能為2×850kt／a。

為響應(yīng)國家的環(huán)保政策，兗礦國際焦化有限公司早在2012年就啟動了焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝除塵技術(shù)的調(diào)研工作，重點(diǎn)對國內(nèi)大中型重點(diǎn)煉焦企業(yè)的脫硫脫硝除塵和煙氣余熱回收綜合利用等技術(shù)進(jìn)行了深入細(xì)致的調(diào)查研究。對于焦化行業(yè)而言，焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝是當(dāng)前面臨的一項(xiàng)新課題，焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝除塵技術(shù)調(diào)研工作啟動后，與中科院蘭州化物所聯(lián)合進(jìn)行了焦?fàn)t煙氣低溫脫硝側(cè)線試驗(yàn)，其后率先在2×60孔7.63m頂裝煤大型焦?fàn)t上新上脫硫脫硝除塵環(huán)保裝置，有效降低了污染物的排放?，F(xiàn)簡介如下。

1 治理前焦?fàn)t煙氣的排放狀況

兗礦國際焦化有限公司2×850kt／a焦?fàn)t的設(shè)計煙氣總處理量為540000m3／h。實(shí)際運(yùn)行過程中，實(shí)測煙氣處理量為320000m3／h，外排煙氣中SO2含量平均為150mg／m3、NOX含量平均為1500mg／m3，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過國標(biāo)要求。

2 焦?fàn)t煙氣脫硝工藝技術(shù)及其實(shí)施

2.1 焦?fàn)t煙氣脫硝工藝技術(shù)

焦?fàn)t煙氣脫硝工藝主要有干法和濕法兩大類型。經(jīng)調(diào)研，兗礦國際焦化有限公司決定采用馬鞍山市江海節(jié)能科技有限公司寧芳青教授開發(fā)的焦?fàn)t低氮燃燒技術(shù) （專利技術(shù)）對焦?fàn)t系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造，主要是對焦?fàn)t爐體內(nèi)的加熱配風(fēng)量進(jìn)行控制，以減少煉焦過程中NOX的生成。具體內(nèi)容包括：①對7.63m焦?fàn)t加熱系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)焦?fàn)t的均勻加熱，以控制NOX的產(chǎn)生，降低焦?fàn)t煙氣的NOX含量，實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放；②增加焦?fàn)t加熱測溫、煙氣組分分析、回爐煤氣熱值測量調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)焦?fàn)t的自動化控制；③控制焦?fàn)t加熱溫度在1500℃ （熱力型NOX產(chǎn)生臨界溫度）以下，減少熱力型NOX的產(chǎn)生；④調(diào)優(yōu)7.63m焦?fàn)t加熱工藝控制方式，以降低回爐煤氣消耗，提高焦?fàn)t加熱的均勻性。

2.2 焦?fàn)t煙氣脫硝項(xiàng)目的實(shí)施

兗礦國際焦化有限公司于2015年11月與馬鞍山市江海節(jié)能科技有限公司簽訂焦?fàn)t脫硝改造項(xiàng)目合同，2016年3月脫硝項(xiàng)目開工建設(shè)，2016年年底完成建設(shè)，2017年1月進(jìn)行全面調(diào)試，2017年3月26日正式投運(yùn)。投運(yùn)后，焦?fàn)t煙氣中NOX含量穩(wěn)定控制在300mg／m3左右，實(shí)現(xiàn)了NOX的達(dá)標(biāo)排放。

3 焦?fàn)t煙氣脫硫工藝技術(shù)及其實(shí)施

兗礦國際焦化有限公司焦?fàn)t煙氣脫硫采用鈣鈉雙堿法脫硫工藝，該工藝技術(shù)成熟，投資相對較少，在中小型焦?fàn)t中應(yīng)用較多，具有混合氣液流通量大、系統(tǒng)壓降低、操作簡便、運(yùn)行穩(wěn)定且運(yùn)行周期長、脫硫效率最高可達(dá)97%等諸多優(yōu)點(diǎn)。鈣鈉雙堿法脫硫工藝技術(shù)的核心原理在于先用氫氧化鈉 （或碳酸鈉）堿性吸收溶液脫除煙氣中的含硫氣體，再用氧化鈣 （石灰粉）對脫硫液進(jìn)行再生，從而可避免系統(tǒng)由于銨鹽、飛灰小顆粒等凝結(jié)而易出現(xiàn)的結(jié)垢問題，同時可提高吸收速率和脫硫劑利用率，液氣比低，運(yùn)行成本低。

3.1 焦?fàn)t煙氣脫硫工藝技術(shù)

3.1.1 煙氣脫硫系統(tǒng)

從焦?fàn)t出來的熱煙道氣，先經(jīng)余熱鍋爐回收余熱，將焦?fàn)t煙氣溫度由300℃降至180℃左右，再經(jīng)空氣換熱器將煙氣溫度降至150℃左右，然后由引風(fēng)機(jī)將煙氣送入脫硫吸收塔。脫硫塔內(nèi)設(shè)有幾十支霧化噴槍，噴槍噴灑出的霧化脫硫液滴均勻散布于脫硫塔塔體內(nèi)，煙氣中的SO2與霧化的脫硫堿液充分混合、反應(yīng) （SO2+H2O═══H2SO3；Na2CO3+H2SO3═ ══Na2SO3+CO2+H2O）。脫硫后的潔凈煙氣經(jīng)除霧器后由煙囪排入大氣。脫硫循環(huán)堿液吸收SO2后，經(jīng)塔底管道流入積沉池內(nèi)，在積沉池內(nèi)將反應(yīng)生成的顆粒物和灰塵沉淀下來，積沉池上部潔凈的脫硫堿液自流溢入再生池，在再生池內(nèi)與乳液槽來的石灰乳進(jìn)行再生反應(yīng)，同時堿液循環(huán)槽補(bǔ)入碳酸鈉溶液，脫硫堿液由泵打入脫硫塔內(nèi)循環(huán)利用；再生反應(yīng)生成的固體CaSO3及經(jīng)氧化生成的固體CaSO4則經(jīng)壓濾機(jī)脫水后排出。

3.1.2 脫硫渣處理系統(tǒng)

脫硫堿液經(jīng)循環(huán)泵送至脫硫塔內(nèi)與焦?fàn)t煙氣充分接觸反應(yīng)后，從脫硫塔底部排出，排出的脫硫液 （混合漿液）含有Na2SO3、NaHSO3及少量粉塵渣 （大部分煙塵在原除塵器中除去），進(jìn)入反應(yīng)槽，與從氧化鈣漿液槽輸送過來的石灰漿液發(fā)生再生反應(yīng)，然后經(jīng)石膏旋流器濃縮后送入真空皮帶脫水機(jī)脫除水分，清液返回脫硫塔循環(huán)利用，石膏渣則排入石膏庫。

3.2 焦?fàn)t煙氣脫硫項(xiàng)目的實(shí)施

2016年3月，與濟(jì)寧市化工設(shè)計院 （總包單位）簽訂焦?fàn)t尾氣深度脫硫技改項(xiàng)目施工合同。項(xiàng)目于2016年4月開工，2016年7月建成，經(jīng)調(diào)試消缺和168h生產(chǎn)考核后，于2016年8月正式投運(yùn)。焦?fàn)t煙氣脫硫系統(tǒng)投運(yùn)后，整體運(yùn)行狀況穩(wěn)定，2016年10月完成焦?fàn)t煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)的驗(yàn)收，順利通過當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門的竣工驗(yàn)收，實(shí)現(xiàn)SO2的達(dá)標(biāo)排放，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

4 焦?fàn)t煙氣治理成效

改造前，外排煙氣中SO2含量150mg／m3、NOX含量1500mg／m3。脫硝脫硫項(xiàng)目實(shí)施后，設(shè)計煙氣總處理量540000m3／h，實(shí)際煙氣處理量320000m3／h，經(jīng)脫硝脫硫后，外排煙氣中SO2含量≤20mg／m3、NOX含量≤500mg／m3。

焦?fàn)t脫硫脫硝項(xiàng)目的主要技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)如下：項(xiàng)目總投資2805萬元，年運(yùn)行費(fèi)用1081萬元，年平均所得稅90萬元；項(xiàng)目投資回收期（含所得稅）8.75a（含建設(shè)期）；全年SO2減排量136.3t、NOX減排量2717t，節(jié)省 SO2、NOX委托處理費(fèi)用1441萬元?？梢姡磕隇槠髽I(yè)帶來的利潤約為1441-1081-90＝270萬元。

5 結(jié)束語

兗礦國際焦化有限公司是山東省6m以上焦?fàn)t首家實(shí)現(xiàn)煙氣治理的焦化企業(yè)，其新上的脫硫脫硝除塵環(huán)保裝置符合國家的產(chǎn)業(yè)政策、行業(yè)發(fā)展規(guī)劃、環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)、節(jié)約能源等方面的要求，所用脫硫脫硝工藝技術(shù)先進(jìn)、成熟可靠、運(yùn)行成本低，經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保效益和社會效益均非常明顯，值得在業(yè)內(nèi)推廣應(yīng)用。