焦?fàn)t煙氣SDS脫硫與余熱回收的一體化應(yīng)用

(攀枝花攀鋼釩煉鐵廠(chǎng)，四川攀枝花，617022)

近年來(lái)，國(guó)家對(duì)環(huán)保要求越來(lái)越嚴(yán)格，相繼發(fā)布《國(guó)家環(huán)境保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)“十三五”發(fā)展規(guī)劃》、《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》，對(duì)火電、煉焦、鋼鐵等重點(diǎn)行業(yè)28項(xiàng)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)提出相應(yīng)的要求，焦?fàn)t加熱燃燒后產(chǎn)生的廢氣即焦?fàn)t煙氣，成為大氣治理的重點(diǎn)。我廠(chǎng)有2×62孔5.5m搗固焦?fàn)t，因爐體竄漏等原因，煙氣中的SO2、顆粒物不能穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。結(jié)合焦?fàn)t煙氣特點(diǎn)，2017年實(shí)施了SDS干法脫硫與余熱回收的一體化技術(shù)研究及應(yīng)用，并成功投運(yùn)，取得較好的效果。

1 國(guó)內(nèi)焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝主要工藝

近年來(lái)國(guó)內(nèi)焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝處在開(kāi)發(fā)、初步應(yīng)用階段。2016年初國(guó)內(nèi)公開(kāi)資料可查的焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝工程不足五個(gè)，涉及焦?fàn)t僅十余座。2017年焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝項(xiàng)目在建和已投運(yùn)的也只有20套左右。國(guó)內(nèi)焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝技術(shù)主要依照電廠(chǎng)脫硫脫硝技術(shù)改進(jìn)而來(lái)。

國(guó)內(nèi)開(kāi)發(fā)出的焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝技術(shù)主要有以下幾種：(1)碳酸鈉半干法(SDA)脫硫脫硝一體化工藝。(2)以氨為堿源的濕法脫硫脫硝工藝。(3)活性炭脫硫脫硝工藝。(4)碳酸氫鈉干法(SDS)脫硫脫硝工藝。

與電廠(chǎng)煙氣相比，焦?fàn)t煙氣具有以下特點(diǎn)[1]：

(1)焦?fàn)t煙囪必須始終處于熱備狀態(tài)。焦?fàn)t煙氣脫硫后，還通過(guò)煙囪排放，當(dāng)系統(tǒng)裝置發(fā)生故障時(shí)，需煙氣溫度提供吸力，保證焦?fàn)t安全。

(2)NOx含量差別大。采用高爐煤氣加熱時(shí)，NOx含量在400-600mg/Nm3，當(dāng)采用焦?fàn)t煤氣加熱時(shí)，NOx含量在450-1200mg/Nm3。結(jié)焦時(shí)間的長(zhǎng)短對(duì)NOx的影響也較大。脫硫脫硝系統(tǒng)裝置須適應(yīng)焦?fàn)t不同工況條件的凈化處理。

(3)脫硫?qū)γ撓醯挠绊?。如脫硫后SO2含量高，會(huì)影響脫硝催化劑的效率。

2 焦?fàn)t煙氣成分分析及工藝選擇

焦?fàn)t煙氣成分分析見(jiàn)表1。

表1 焦?fàn)t煙氣各成分含量分析

根據(jù)2017年GB16171-2012標(biāo)準(zhǔn)要求，焦?fàn)t煙氣排放SO2低于50mg/m3，NOX低于500mg/m3，顆粒物低于30mg/m3，為此針對(duì)國(guó)內(nèi)煙氣脫硫技術(shù)應(yīng)用情況，結(jié)合焦?fàn)t煙氣特點(diǎn)，經(jīng)充分考察、比較，選擇碳酸氫鈉干法(SDS)脫硫和鍋爐回收蒸汽相結(jié)合的技術(shù)，預(yù)留脫硝接口，選擇理由如下：

(1)由于搗固焦?fàn)t煙氣中顆粒物大，煙氣中有黑煙，采用濕法脫硫工藝將難以脫除可見(jiàn)煙塵和焦油。濕法脫硫工藝還產(chǎn)生一定的廢水也將難以處理。

(2)活性炭脫硫脫硝工藝雖然具有不產(chǎn)生廢水、占地面積小，但該工藝投資較大，對(duì)煙氣成分適應(yīng)性差，煙氣中粉塵對(duì)活性炭吸收有影響。

(3)半干法脫硫(SDA)與SDS干法脫硫原理相同，但SDA脫硫工藝投資、占地面積較SDS干法脫硫大，系統(tǒng)降溫大(20-30℃)。

(4)SDS干法系統(tǒng)降溫小(10-15℃)，利用210-250℃的煙氣溫度，回收煙氣的余熱，降低運(yùn)行成本。

3 SDS干法脫硫工藝流程及特點(diǎn)

3.1 工藝流程

焦?fàn)t煙氣分別由地下煙道引出，經(jīng)原煙氣管道閥門(mén)和新增入口管道閥門(mén)切換并匯合后，進(jìn)入總煙氣管道。脫硫劑為袋裝，通過(guò)汽車(chē)運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場(chǎng)，儲(chǔ)存在庫(kù)房里。再經(jīng)叉車(chē)運(yùn)輸?shù)介_(kāi)袋站，通過(guò)電動(dòng)葫蘆將噸袋吊運(yùn)到大約3m的上料平臺(tái)，將脫硫劑粉末卸在料斗里，經(jīng)磨機(jī)系統(tǒng)研磨，合格粒徑脫硫劑(20～30μm)經(jīng)風(fēng)選進(jìn)入中間倉(cāng)，再由風(fēng)機(jī)抽引輸送并噴入煙道內(nèi)。脫硫劑在煙道內(nèi)被熱激活，比表面積迅速增大，與焦?fàn)t煙氣充分接觸，發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，煙氣中的SO2等酸性物質(zhì)被吸收凈化。經(jīng)吸收SO2等酸性物質(zhì)并干燥的含粉料煙氣進(jìn)入布袋除塵器進(jìn)行進(jìn)一步的脫硫反應(yīng)及煙塵凈化，脫硫除塵后的煙氣由增壓風(fēng)機(jī)抽引經(jīng)出口煙道至原焦?fàn)t煙囪排入大氣。

由于凈化后的焦?fàn)t煙氣溫度達(dá)到200℃以上，溫度較高，設(shè)計(jì)余熱回收裝置。即脫硫除塵后的煙氣經(jīng)過(guò)余熱回收裝置回收余熱，產(chǎn)生蒸汽，余熱回收后的煙氣溫度不低于150℃，回原焦?fàn)t煙囪，滿(mǎn)足焦?fàn)t煙囪熱備溫度要求。余熱回收裝置產(chǎn)生的蒸汽溫度約為160℃，0.6MPa，用于干熄焦除氧器除氧。

3.2 工藝特點(diǎn)[2]

(1)系統(tǒng)操作簡(jiǎn)單，維護(hù)方便。SDS脫硫沒(méi)有脫硫塔，不需要大量固體循環(huán)灰在塔內(nèi)循環(huán)，也不需要噴入漿液，不增加系統(tǒng)阻力。

(2)一次性投資很少，占地面積很小。

(3)系統(tǒng)無(wú)廢水。

(4)脫硫效率高。

(5)對(duì)焦?fàn)t工況適應(yīng)性強(qiáng)，靈活性高。SDS脫硫工藝可根據(jù)煙氣中酸性物質(zhì)的含量隨時(shí)調(diào)節(jié)脫硫劑的注入量，在負(fù)荷調(diào)整時(shí)有良好的、適宜的調(diào)節(jié)特性。

(6)對(duì)其他酸性物具有很高的脫除率。對(duì)HCl、SO3、HF等酸性物同樣具有很高的脫除率。

3.3 脫硫灰渣的處理

與活性炭脫硫脫硝工藝相比，干法脫硫工藝或半干法脫硫工藝存在的主要問(wèn)題是產(chǎn)生脫硫廢渣。國(guó)內(nèi)大多數(shù)SDA工藝產(chǎn)生的脫硫廢渣用于水泥行業(yè)的添加劑。我廠(chǎng)分析了SDS脫硫廢渣的成分，脫硫灰渣中可燃物質(zhì)含量23.8%，灰分42.78%。灰分中SO42-含量高，而CO32-、SO32-含量很少，說(shuō)明脫硫劑轉(zhuǎn)化高。為此采取將脫硫灰渣壓球成型，與發(fā)電廠(chǎng)燃煤混合后發(fā)電，使得脫硫灰渣得到有效利用。

4 應(yīng)用效果

焦?fàn)t煙氣脫硫于2018年6月建成投產(chǎn)。裝置布置及脫硫運(yùn)行效果見(jiàn)圖1。

運(yùn)行裝置

煙氣處理后的SO2、顆粒物含量圖1 運(yùn)行裝置及處理后的煙塵成分

從運(yùn)行效果看，搗固焦?fàn)t煙氣經(jīng)裝置處理后，SO2含量在20mg/m3以下，最低可為零，顆粒物在20mg/m3以下，焦?fàn)t煙氣排放達(dá)到GB16171-2012標(biāo)準(zhǔn)，煙囪無(wú)可見(jiàn)煙塵，同時(shí)生產(chǎn)8-10t/h左右的蒸汽。