焦爐煙氣除塵脫硫脫硝一體化工藝的研究應(yīng)用

文燕

摘要：為貫徹落實綠色發(fā)展理念，加快創(chuàng)建用地集約化、生產(chǎn)潔凈化、廢物資源化、能源低碳化等特點的綠色工廠。超低排放是焦化行業(yè)綠色發(fā)展的一個新起點，因此對焦化行業(yè)超低排放升級改大勢所趨，進而對焦爐煙氣脫硫脫硝除塵提標改造勢在必行。

關(guān)鍵詞：焦爐煙氣;脫硫;脫硝;噴氨;降溫

一、研究背景

“十三五”以來，中國焦化行業(yè)始終深入貫徹落實綠色發(fā)展理念，加快創(chuàng)建潔凈化、資源化、低碳化等特點的綠色工廠。超低排放就是焦化行業(yè)綠色發(fā)展的一個新起點。超低排放升級改造的實施貫徹對促進焦化行業(yè)綠色發(fā)展有利，更對打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)有利。

二、項目現(xiàn)狀

公司年產(chǎn)160萬噸焦化，采用4×42孔炭化室高7m單熱式、單集氣管頂裝JN70-2型焦爐，分為兩組，每組配套1個煙囪。公司積極響應(yīng)相關(guān)政策要求建設(shè)二套焦爐煙氣脫硫脫硝除塵項目。每套煙氣凈化處理裝置處理煙氣量為220000Nm?/h，其中脫硫采用SDA旋轉(zhuǎn)噴霧干燥脫硫，脫硫后的煙氣采用布袋除塵凈化，脫硫除塵后煙氣采用低溫SCR脫硝，凈化后煙氣達到《煉焦化學工業(yè)污染物排放標準》中的特別排放限值要求，即SO2排放濃度≤30mg/Nm3，NOX排放濃度≤150 mg/Nm3，顆粒物排放濃度≤15mg/Nm3。

根據(jù)環(huán)保要求及當?shù)叵嚓P(guān)部門要求，公司提出建設(shè)二期焦爐煙氣脫硫脫硝除塵提標改造項目，改造后焦爐煙氣排放指標可達到：SO2排放濃度≤15mg/Nm3，NOX排放濃度≤100mg/Nm3，顆粒物排放濃度≤10mg/Nm3，進而滿足更高的環(huán)保排放要求。

三、技術(shù)方案選擇

根據(jù)現(xiàn)有場地及設(shè)備，本工程采用 “SDA半干法脫硫（雙流體噴霧降溫）+布袋除塵（更換高品質(zhì)濾袋）+低溫SCR脫硝（3層催化劑）+風機機組（提高風機壓頭）+回焦爐煙囪排放”工藝。

本工藝經(jīng)中試試驗及工業(yè)化投運工程長期驗證技術(shù)穩(wěn)定、可靠，具有低溫脫硝效率高、系統(tǒng)無二次污染、系統(tǒng)運行穩(wěn)定、可用率高等優(yōu)點。

（1）脫硫原理

煙氣在塔內(nèi)與碳酸鈉或碳酸氫鈉溶液接觸，發(fā)生物理、化學反應(yīng)，氣體中的SO2 被吸收凈化。碳酸鈉加入一定比例的水后溶解產(chǎn)生碳酸鈉溶液，原煙氣進入半干法脫硫塔，塔內(nèi)與被霧化的碳酸鈉溶液接觸，發(fā)生物理、化學反應(yīng)，煙氣中的SO2及其他酸性介質(zhì)被吸收凈化。脫硫并干燥的粉狀顆粒隨氣流進入除塵脫硝反應(yīng)器進一步凈化處理。

（2）布袋除塵原理

脫硫后的含塵氣體由脫硫塔進入除塵脫硝一體化反應(yīng)器的除塵段進風口，與導流板相撞擊，在此沉降段內(nèi)，粗顆粒粉塵掉入灰斗，起到預收塵的作用。

氣流隨后折轉(zhuǎn)向上，通過內(nèi)部裝有金屬架的濾袋，粉塵及未反應(yīng)完的脫硫劑被捕集在濾袋的外表面，煙氣在布袋表面完成二次脫硫反應(yīng)。脫硫、除塵后的氣體進入濾袋室上部的清潔室，然后與噴入的氨氣混合均化通過脫硝段進行脫硝。隨著除塵段的連續(xù)運行，當濾袋表面的粉塵達到一定厚度時，氣體通過濾料的阻力增大，布袋的透氣率下降，用脈沖氣流清吹布袋內(nèi)壁，將布袋外表面上的粉餅層吹落，塵層跌入灰斗，濾袋又恢復了過濾功能。濾袋的噴吹周期和脈沖時間由煙氣凈化系統(tǒng)的微機控制。當濾袋阻力上升到一定數(shù)值后由微機逐次向脈沖閥的電磁閥供電，脈沖閥動作，壓縮空氣經(jīng)過噴吹管吹進濾袋內(nèi)，在濾袋突然膨脹產(chǎn)生的振動和反向氣流的作用下，附著在濾袋外表面的灰塵脫離濾袋落入灰斗。當除塵脫硝一體化反應(yīng)器的除塵段壓差達到設(shè)定值1000～1200Pa（可根據(jù)調(diào)試情況調(diào)整），將自動清灰，清灰結(jié)束后，重新計時。

（3）脫硝原理（NH3-低溫SCR 法）

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(yīng)，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(yīng)生成無二次污染的N2和H2O隨煙氣排放。

（4）噴氨部分

本工程采用外購99.6%液氨蒸發(fā)出的氨氣作為還原劑，噴氨系統(tǒng)由稀釋風機、氨氣/煙氣混合器等組成。噴氨系統(tǒng)的作用是保證氨氣和混合煙氣均勻，并保證氨氣使用安全。氨氣/煙氣混合器置于稀釋風機與噴氨格柵之間以保證煙氣與氨氣的完全混合。混合器氨氣入口管道上設(shè)置流量控制閥可對需要的氨噴入量進行控制。

（5）降溫原理

高溫煙氣噴霧降溫的霧化方法采用介質(zhì)霧化法，液體的霧化利用壓縮空氣作為霧化劑，通過噴槍將水霧化成極細的霧滴，霧化后的液滴噴入到高溫煙氣中，煙氣中的熱量因為液滴的蒸發(fā)面被吸收，使煙氣溫度降低;同時噴出的水完全轉(zhuǎn)變成氣態(tài)，煙氣中不存在任何液態(tài)水。

（6）工藝流程圖

四、成果分析

（1）環(huán)保效益

本項目對現(xiàn)有焦爐進行技術(shù)改造，焦爐煙氣經(jīng)脫硫脫硝除塵后，明顯減少了全廠煙塵、NO2、SO2的排放量，有利于環(huán)境空氣質(zhì)量的改善，很好的改善了企業(yè)環(huán)境，同時為河北省和邯鄲市大氣污染防治起到示范作用，并可以按正常結(jié)焦時間結(jié)焦，穩(wěn)定了焦爐生產(chǎn)和后續(xù)甲醇生產(chǎn)，增加了企業(yè)收入。

（2）社會效益

1、脫硫脫硝項目的建成使得企業(yè)可以長期發(fā)展下去，為企業(yè)職工提供生活保障，為社會穩(wěn)定做出貢獻。

2、除塵和脫硫效率提高，污染物排放濃度降低，提高空氣質(zhì)量，減少對人體危害，使企業(yè)的形象得以提升，同時也是對國家節(jié)能減排政策的積極響應(yīng)。

（3）經(jīng)濟效益

焦爐煙氣脫硫脫硝提標改造后，脫硫劑由原來的70-80目碳酸鈉更換為180目碳酸鈉，消耗量由原來的35t/周降低為32t/周，按70-80目原材料價格1800元/t，180目1830元/t。

本次技術(shù)改造的直接經(jīng)濟效益為：

1800×35×52-1830×32×52=3276000-3045120=230880元。

提標改造后，焦爐可不用停產(chǎn)整頓，可按照環(huán)保要求正常生產(chǎn)，為公司創(chuàng)造了巨大的間接經(jīng)濟效益。

參考文獻：

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（作者單位：冀中能源峰峰集團河北峰煤焦化有限公司）