QRD-2000 清潔型焦爐煙氣的脫硫脫硝除塵簡介

張 斌

（山西西山煤氣化有限責任公司，山西 太原 030205）

1 QRD-2000 型清潔型熱回收焦爐簡介

QRD-2000 型清潔型熱回收焦爐是由4 組子焦爐組成，每組子焦爐由36 孔窯洞形爐子相鄰構建而成。該套系統(tǒng)是在焦炭成熟過程中，通過引風機以負壓式熱氣回收煙氣，并將煙氣輸送至余熱鍋爐加熱軟化水，轉(zhuǎn)變?yōu)檫^熱蒸汽，推動汽輪發(fā)電機實現(xiàn)電、焦聯(lián)產(chǎn)的生產(chǎn)設施。工藝流程包括：煤場儲煤、分煤種入倉、各煤種配煤、破碎、頂部裝煤（或搗固裝煤)、推焦熄焦篩分、焦爐高溫熱氣負壓回收、余熱鍋爐供蒸汽、煙氣脫硫脫硝除塵、汽輪機組發(fā)電。其特點是將炭化室和燃燒室合二為一，產(chǎn)出焦炭并進行發(fā)電，負壓焦爐對周圍環(huán)境影響小，清潔程度高。

2 石灰石—石膏法脫硫技術

石灰石—石膏法煙氣脫硫技術是現(xiàn)存脫硫方法中技術最成熟、實際應用最廣、運行效果最穩(wěn)定的脫硫工藝。見圖1。

石灰石—石膏法煙氣脫硫的技術特色是：整個脫硫脫硝系統(tǒng)位于焦爐煙氣管道的末端，在除塵系統(tǒng)之后。煙氣中SO2的脫除過程主要在溶液中進行，它是由石灰或石灰石的吸收混合液與脫硫塔內(nèi)煙氣中的SO2逆向接觸，并吸收反應生成石膏。其反應機理為：溶于水后的Ca（OH）2吸附煙氣中的SO2后化合反應生成CaSO3，然后將CaSO3通過鼓風機輸送的氧氣，氧化成CaSO4，即石膏。

鈣法反應如下：

溶液中吸收的SO2同溶液中的吸收劑反應生成CaSO3：

在液相中的CaSO3達到最大濃度（飽和）后，就開始以結晶形式析出：

溶液中的部分CaSO3與溶液中的氧反應，氧化生成CaSO4：

CaSO4（液）溶解度低，從而以結晶形式從溶液中析出：

鈣法脫硫采用石灰石作為脫硫劑，其脫硫效率受CaO 活性影響較大，反應容器所需空間較大，反應一段時間，溶液內(nèi)Cl-增多后，需要排液來降低Cl-濃度，保證CaSO4的生產(chǎn)結晶，需要增加廢水處理裝置。CaSO4只能作為水泥廠的原料，下游市場單一。CaSO4易沉積，還容易生成鈣質(zhì)水垢。石灰干燥后容易隨風散逸，不易管理。而且鈣法脫硫只能進行脫硫，不能同時進行脫硝，必須再建設脫硝系統(tǒng)。優(yōu)點是技術成熟，脫硫效率高，原料來源廣價格便宜，投資及運行成本較低。具體參數(shù)見下頁表1。

表1 脫硫裝置工藝數(shù)據(jù)表

QRD-2000 清潔型熱回收焦爐配套4×35 t/h 余熱鍋爐，熱回收焦爐排煙溫度在950～1 050 ℃，余熱鍋爐出口溫度在180～220 ℃。熱回收焦爐未設置化產(chǎn)回收車間，且沒有焦化氨水原料和硫銨生產(chǎn)工序。故使用鈣法脫硫工藝。

3 脫硝SCR 技術

QRD-2000 清潔型熱回收焦爐配套4×35 t/h 余熱鍋爐，進行煙氣脫硫、脫硝、除塵改造工程。脫硝采用SNCR 工藝，SNCR 裝置布置在集氣管總管道，保證煙氣溫度950～1 050 ℃。在集氣總管上布置三層噴射裝置，確保所噴射的氨水與煙氣中的NOx有效接觸，利用高溫進行無催化劑的氧化還原反應，即使50%的效率，也能保證反應后的NOx在150 mg/m3以下。

本座焦爐脫硝可采用的工藝技術方案：集氣管增設氨水噴射裝置+高溫SNCR，工藝簡單、技術成熟、脫硝效率合適、投資及運行成本較低。

集氣管加噴射裝置+高溫SNCR 煙氣脫硝工藝的優(yōu)點如下：

1）集氣管加噴射裝置+高溫SNCR 技術成熟可靠，脫硝效率合適，脫硝裝置布置在原集氣管內(nèi)部，能最大限度利用現(xiàn)有設備設施的空間，減少投資和再次占地面積。

2）在脫硝治理的同時對煙氣余熱回收利用影響最小，基本上對集氣管煙氣熱效率沒有影響。

3）工藝簡單，占地面積小，能解決焦化廠場地工況限制的問題。

4）集氣管增設氨水噴射裝置+高溫SNCR 的投資及運行成本比其它工藝技術的成本低。跟低溫SCR相比，高溫SNCR 技術更加成熟、可靠且穩(wěn)定，與現(xiàn)場煙氣溫度能夠匹配，投資成本較低，運行成本相當，故選擇高溫SNCR 技術。與余熱鍋爐+煙氣加熱爐+高溫SCR 工藝相比，能利用現(xiàn)有集氣管設備，不用改造余熱鍋爐，減少煙氣再加熱的重復能源浪費，投資及運行成本顯著降低[1]。與臭氧氧化脫硝對比，投資成本相當，運行成本較低，故選擇高溫SNCR 技術。

4 除塵技術

目前焦爐煙氣理論上粉塵含量不高，但實際運行中焦爐存在竄漏現(xiàn)象，會造成粉塵含量超標，因此焦爐煙氣需進行除塵處理。

濕式電除塵器的工作原理，即向除塵器內(nèi)部空間輸送直流高壓電，并產(chǎn)生磁場，煙氣中的粉塵顆粒和霧滴顆粒通過空間磁場作用而電離，各帶電粒子在電場力的作用下，移動到收塵極板（集電極）被收集。

濕式電除塵器與干式電除塵器的區(qū)別：濕式電除塵器為濕飽和煙氣，煙氣溫度較低，煙氣中含有大量的霧滴。收集煙氣中的霧滴顆粒在收塵極表面形成溢流，而將粉塵沖洗到灰斗（水灰斗）中[2]。干式電除塵器的煙氣為干燥煙氣，煙氣溫度較高，基本不含霧滴。利用震打清灰方式，將收集到的粉塵震落到灰斗中[3]。

濕式電除塵器的工藝位置為濕法脫硫塔煙氣管后，因脫硫后的飽和煙氣中攜帶大量水滴，通過高壓電場時可被電離并捕獲，在煙囪中形成“石膏雨”的幾率大大減少，且對降塵有積極作用，煙塵顆粒物排放質(zhì)量濃度可控制到≤15 mg/m3。

但是，只在脫硫塔前安裝布袋除塵器或電除塵器是無法保證粉塵達到超低排放要求的。已有案例均在脫硫塔頂部做文章，或安裝管束除霧器，或安裝濕式電除塵器。該焦爐在塔頂安裝濕式電除塵器，以保證粉塵達到超低排放，同時保證煙囪出口不會出現(xiàn)“石膏雨”現(xiàn)象。

該焦爐除塵采用鈣法脫硫+濕式電除塵器工藝方案，主要原因如下：

1）濕式電除塵器布置在脫硫塔頂部，無需單獨增加除塵設施，減少占地面積。

2）濕式電除塵器通常設置在濕法脫硫裝置后，脫硫后的飽和煙氣中攜帶大量水滴，在通過高壓電場時易被捕獲，能夠減少形成石膏雨的幾率。同時對于收集微細顆粒物PM2.5、酸霧等有較好的效果，煙塵排放質(zhì)量濃度可以控制達到≤15 mg/m3。

3）濕式電除塵器運行效果穩(wěn)定，對焦爐煙氣工況變化適應性強，而管束除霧器在焦爐負荷降低時，除塵效率明顯降低。

5 基本參數(shù)（見表2、表3）

表2 脫硫、脫硝、除塵設計基本參數(shù)

表3 脫硫、脫硝、除塵裝置排放指標

6 結語

本文針對清潔型熱回收焦爐的特點，結合脫硫、脫硝、除塵等不同技術特點，對清潔型熱回收焦爐煙氣的處理選用合適的脫硫、脫硝、除塵工藝，并根據(jù)煙氣中污染物含量和流量，對脫硫塔、濕電除塵器、SNCR 脫硝噴射器等的處理能力進行了計算。此外，對氨水貯槽等儲存設備進行了初步選型，并進行了造價估算，基本達到了煙氣達標的要求。