干熄焦放散氣移動(dòng)錯(cuò)流床脫硫工藝技術(shù)探討

李東東

(山西焦化股份有限公司，山西 洪洞 041606)

1 工程概況

某焦化廠由煉焦、配煤、干熄焦車間組成，裝滿紅焦的焦罐車由電機(jī)車牽引至提升井架底部。提升機(jī)將焦罐提升并送至干熄爐爐頂，通過(guò)帶布料器的裝入裝置將焦炭裝入干熄爐內(nèi)。在干熄爐中焦炭與惰性氣體直接進(jìn)行熱交換，焦炭被冷卻至平均200 ℃以下，經(jīng)排焦裝置卸到帶式輸送機(jī)上，然后送往焦炭處理系統(tǒng)。

循環(huán)風(fēng)機(jī)將冷卻焦炭的惰性氣體從干熄爐底部的供氣裝置鼓入干熄爐內(nèi)，與紅熱焦炭逆流換熱。自干熄爐排出的熱循環(huán)氣體的溫度約為880 ℃～960 ℃，經(jīng)一次除塵器除塵后進(jìn)入干熄焦鍋爐換熱，溫度降至160 ℃～180 ℃。由鍋爐出來(lái)的冷循環(huán)氣體經(jīng)干熄焦專用除塵器除塵后，由循環(huán)風(fēng)機(jī)加壓，再經(jīng)熱管換熱器冷卻至約130 ℃后進(jìn)入干熄爐循環(huán)使用。

干熄焦專用除塵器分離出的焦粉，由專門的輸送設(shè)備將其收集在貯槽內(nèi)，以備外運(yùn)。干熄焦裝置的裝料、排料、預(yù)存室放散及風(fēng)機(jī)后放散等處的煙塵均進(jìn)入干熄焦地面站除塵系統(tǒng)，進(jìn)行除塵后放散。

2 工程現(xiàn)狀

目前，該焦化廠干熄焦煙氣沒(méi)有經(jīng)過(guò)脫硫除塵而直接排放，根據(jù)環(huán)保部門的要求，需滿足GB16171-2012《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》。擬新建一整套3×104m3/h處理能力的干熄焦煙氣脫硫除塵建設(shè)工程。脫硫采用干法脫硫,除塵采用布袋除塵器，焦粉回收部分用氣力輸送，以實(shí)現(xiàn)各類污染物減排目標(biāo)。

3 工程規(guī)模

工藝路線：干法脫硫、布袋除塵、氣力輸送。

工程規(guī)模參數(shù)(設(shè)計(jì)輸入值)：

放散氣量：30 000 m3/h

放散氣溫度：110 ℃～135 ℃

進(jìn)口放散氣塵質(zhì)量濃度：1.0 g/m3

進(jìn)口放散氣SO2質(zhì)量濃度：約2 000 mg/m3

進(jìn)口放散氣CO體積分?jǐn)?shù)：<6%

進(jìn)口放散氣H2體積分?jǐn)?shù)：<3%

進(jìn)口放散氣CO2體積分?jǐn)?shù)：≈18%

凈化后放散氣排放標(biāo)準(zhǔn)：ρ(SO2)≤30 mg/m3；ρ(顆粒物)≤10 mg/m3

3.1 基本資料

3.1.1 煙氣主要成分和凈煙氣成分(見(jiàn)表1)

表1 煙氣和凈煙氣成分

3.1.2 放散氣成分(見(jiàn)表2)

表2 放散氣成分

3.2 脫硫還原劑

脫硫還原劑是鈣基脫硫劑。

3.3 能源介質(zhì)

1) 消防水：消防水由廠區(qū)管網(wǎng)供給。

2) 循環(huán)冷卻水：循環(huán)冷卻水由廠區(qū)管網(wǎng)供給，風(fēng)機(jī)冷卻用水。

3) 蒸汽：保溫及脫硫工藝用汽；

壓力：0.6 MPa～0.8 MPa；

溫度：≥165 ℃。

3.4 處理效果

干熄焦放散氣經(jīng)脫硫除塵系統(tǒng)凈化后ρ(SO2)≤30 mg/m3，塵含量≤30 mg/m3。

4 工藝說(shuō)明

4.1 主要參數(shù)

1) 原煙氣參數(shù)

處理氣量：30 000 m3/h；

溫度：110 ℃～135 ℃；

入口SO2質(zhì)量濃度：2 000 mg/m3；

入口煙塵質(zhì)量濃度：1 000 mg/m3。

2) 凈化后氣體參數(shù)(排放指標(biāo))

SO2排放質(zhì)量濃度：≤30 mg/m3；

煙塵排放質(zhì)量濃度：≤10 mg/m3。

4.2 工藝系統(tǒng)組成

脫硫工藝采用移動(dòng)錯(cuò)流床脫硫工藝，除塵工藝采用布袋除塵器。該工藝主要由除塵器、脫硫劑轉(zhuǎn)運(yùn)裝置、二氧化硫反應(yīng)塔、廢脫硫劑回收裝置、脫硫劑再循環(huán)裝置、引風(fēng)機(jī)、煙道、儀表及控制系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)等組成。

4.3 移動(dòng)錯(cuò)流床干法脫硫工藝

放散氣流程：來(lái)自干熄焦的煙氣經(jīng)前置除塵器除塵，將煙氣含塵量由1.0 g/m3降到50 mg/m3以下后與外供蒸汽(0.5 MPa、160 ℃)一起進(jìn)入脫硫反應(yīng)器入口煙道，煙氣繼而與蒸汽混合，在靜態(tài)混合器的擾動(dòng)下，得以充分混合后，使放散氣內(nèi)含有一定的濕度(小于飽和濕度)。從脫硫塔下部進(jìn)入脫硫塔，凈化后的氣體從塔上部排出，煙氣中的二氧化硫在催化劑的作用下和鈣基脫硫劑發(fā)生中和反應(yīng)，反應(yīng)后的凈煙氣中SO2質(zhì)量濃度小于30 mg/m3，從脫硫塔上部側(cè)向排出，再通過(guò)后除塵器將煙氣粉塵脫到10 mg/m3以下經(jīng)引風(fēng)機(jī)排入煙囪。

脫硫劑流程：首先，將脫硫催化劑裝入脫硫劑進(jìn)料倉(cāng)，進(jìn)料倉(cāng)脫硫劑經(jīng)進(jìn)料皮帶傳送機(jī)輸送至進(jìn)料斗提機(jī)，然后經(jīng)料斗提升機(jī)輸送至脫硫反應(yīng)塔塔頂料倉(cāng)，塔頂料倉(cāng)中的脫硫劑間斷補(bǔ)充到脫硫塔內(nèi)，在塔內(nèi)脫硫劑和煙氣中的二氧化硫進(jìn)行反應(yīng)，吸附反應(yīng)后的催化劑在脫硫塔中利用自身重力自上而下以一定速度緩慢移動(dòng)，進(jìn)入反應(yīng)塔下部的廢脫硫劑儲(chǔ)槽。定時(shí)將廢脫硫劑外運(yùn)。

除塵灰：前除塵器脫除下來(lái)的除塵灰主要成分是焦粉，可回收利用。前除塵器和后除塵器脫除下來(lái)的除塵灰，預(yù)存到除塵器灰斗，定時(shí)由氣力輸送裝置送到業(yè)主焦粉倉(cāng)。

4.4 主要化學(xué)反應(yīng)方程式[見(jiàn)式(1)～式(4)]

(1)

(2)

(3)

(4)

5 移動(dòng)床煙氣脫硫技術(shù)的工藝、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

1) 采用專門的煙氣移動(dòng)床脫硫塔，由于脫硫塔內(nèi)的特殊結(jié)構(gòu)，脫硫塔壓差小，脫硫效率高，系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定。

2) 控制簡(jiǎn)單。循環(huán)移動(dòng)床干法脫硫技術(shù)的工藝控制過(guò)程主要通過(guò)控制脫硫劑加入量來(lái)控制凈煙氣的二氧化硫含量，不受溫度變化和氣量變化的影響，操作簡(jiǎn)單。這是一種特別適合干熄焦放散氣這種溫度和氣量變化較大工況的脫硫工藝。

3) 采用流線型的底部進(jìn)氣結(jié)構(gòu)，并配以靜態(tài)混合器，保證了進(jìn)入脫硫塔氣流分布均勻。

4) 脫硫塔內(nèi)操作氣速?zèng)]有具體要求。可以滿足不同煙氣負(fù)荷要求。煙氣負(fù)荷在10%～110%范圍內(nèi)變化，脫硫系統(tǒng)均可正常運(yùn)行，不影響脫硫效率。

5) 無(wú)需防腐。本工藝不需外加工藝水，整體煙氣溫度變化不大，在給定煙氣溫度條件下，出口煙氣溫度遠(yuǎn)高于露點(diǎn)，因此脫硫塔及下游設(shè)備不會(huì)產(chǎn)生腐蝕。

6) 良好的入口煙氣SO2濃度變化適應(yīng)性：當(dāng)煙氣的含硫量或要求的脫硫效率發(fā)生變化時(shí)，無(wú)需增加任何工藝設(shè)備，僅需要調(diào)節(jié)脫硫劑的耗量便可以滿足更高的脫硫率的要求。

7) 脫硫副產(chǎn)物流動(dòng)性好，易于處理，脫硫劑利用率高，脫硫副產(chǎn)物排放少。

6 結(jié)語(yǔ)

本工藝與傳統(tǒng)的半干法脫硫和全干法脫硫有著本質(zhì)的區(qū)別，其最大的優(yōu)越性在于：1) 不需要霧化水系統(tǒng)(半干法)，也不需要研磨系統(tǒng)(全干法)。2) 系統(tǒng)管道沒(méi)有任何堵塞現(xiàn)象，這是半干法、全干法(鈉法)都無(wú)法解決的問(wèn)題。3) 不受氣源氣量變化影響，在10%～110%范圍內(nèi)均具有良好的脫硫效率，而半干法和全干法脫硫必須具有穩(wěn)定氣流才能建立循環(huán)硫化床的反應(yīng)條件。4) 不受溫度變化影響，氣源溫度從50 ℃到200 ℃均能反應(yīng)，且都能達(dá)到預(yù)期的脫硫效率，這是半干法、全干法脫硫(鈉法)都是無(wú)法比擬的。5) 本工藝特別適合像干熄焦這類放散氣(氣量、溫度變化極大)的脫硫。6) 本工藝操作簡(jiǎn)單，易于控制，設(shè)備少，工藝簡(jiǎn)潔、運(yùn)行費(fèi)用低，維護(hù)量少，是目前國(guó)內(nèi)最為先進(jìn)的干法脫硫工藝技術(shù)。7) 既可適應(yīng)低濃度二氧化硫的脫除，又能適應(yīng)高濃度二氧化硫的脫除，其脫硫效率均可達(dá)99%以上，在整體工藝、設(shè)備不變的情況下，可任意調(diào)節(jié)出口二氧化硫的含量，都能夠達(dá)到國(guó)家最低排放要求，這是目前半干法、全干法脫硫無(wú)法達(dá)到的。