鈉基干法脫硫+布袋除塵在煤炭焦化企業(yè)的應用

梁 茜

（襄汾縣生態(tài)環(huán)境保護綜合行政執(zhí)法隊，山西 臨汾 041005）

為了響應國家節(jié)能減排的號召，煤炭焦化企業(yè)一直嘗試采用各類新技術(shù)來降低粉塵排放。例如，襄汾縣星原鋼鐵公司實施了基于鈉基干法的燃氣鍋爐煙氣脫硫除塵一體化項目；河北天柱鋼鐵公司進行了80 MW 機組燃氣鍋爐煙氣脫硫除塵一體化項目開發(fā)；唐山瑞豐鋼鐵公司實施了100 MW 燃氣鍋爐煙氣脫硫除塵改造項目；濟寧中泰煤化公司進行110 萬t/a 焦化配套脫硫除塵一體化工藝探索等。本文主要研究鈉基干法脫硫+布袋除塵工藝的應用情況，鈉基干法脫硫是利用納基粉體即小蘇打粉末作為脫硫劑的一種脫硫工藝，脫硫劑經(jīng)過研磨直接噴射作用于煙道，與煙道內(nèi)的含硫煙氣進行反應吸收后達到煙氣凈化的目的。鈉基干法脫硫+布袋除塵技術(shù)，可以有效吸收廢氣中的二氧化硫，使得二氧化硫排放質(zhì)量濃度≤30 mg/m3，達到了超低排放指標限值要求[1]。煤炭焦化企業(yè)實施鈉基干法脫硫+布袋除塵技術(shù)，可以更好地貫徹我國“提高污染排放標準”“打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)”的發(fā)展理念，提升企業(yè)工藝生產(chǎn)效率，改善空氣質(zhì)量，使得廢氣排放量符合當?shù)毓I(yè)氣體污染排放的要求。

1 鈉基干法脫硫+布袋除塵系統(tǒng)基本參數(shù)

為了促進鈉基干法脫硫+布袋除塵系統(tǒng)的高效運行，需要精準設(shè)置各項參數(shù)，迎合當前我國對煤炭企業(yè)節(jié)能降耗的低碳生產(chǎn)理念，不斷精進各項生產(chǎn)工藝，減少廢氣排放，其中管理的重點廢氣為粉塵、NOx，要求ρ（粉塵）≤10 mg/m3、ρ（NOx）≤100 mg/m3、ρ（SO2）≤10 mg/m3。鈉基干法脫硫+布袋除塵系統(tǒng)包括保護系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、除塵器及核心部件[2]其中，除塵器的控制系統(tǒng)采用DCS 自動化無人值守控制，除塵器具有自動檢測泄漏功能。原煙氣參數(shù)見表1。

表1 原煙氣參數(shù)表

廢氣處理方式的重要工藝器械之一為布袋除塵器，對清除廢氣具有良好的應用效果，見表2。

表2 布袋除塵器參數(shù)設(shè)置表格

在SDS 反應器處設(shè)置有碳酸氫鈉超細粉噴射點，在SDS 反應器前的煙道上設(shè)置一套備用的碳酸氫鈉粉噴射系統(tǒng)，當焦爐煙氣量變動或磨機系統(tǒng)處于事故狀態(tài)時，可以保證SO2都能達標排放。一煉、二煉焦爐各配一套SDS 煙道氣干法脫硫除塵系統(tǒng)[3]。焦爐煙氣脫硫系統(tǒng)主要技術(shù)性能指標見表3。

表3 焦爐煙氣脫硫系統(tǒng)主要技術(shù)性能指標表

2 鈉基干法脫硫+布袋除塵系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

2.1 控制系統(tǒng)

與工藝系統(tǒng)的實際運行情況相結(jié)合，構(gòu)建相應的控制管理系統(tǒng)，建立上機位與下機位，以此達到良好的工藝設(shè)計效果，上機位主要負責工藝控制過程以及管理過程，下機位則主要負責各項工藝處理中的實際控制過程。布袋除塵系統(tǒng)構(gòu)建了自動控制與手動控制兩種工藝控制方式，自動控制能夠?qū)に囬_展情況進行模擬分析，包括對模擬量的控制以及各項工藝順序的控制，并能夠?qū)崿F(xiàn)各項工藝的操作、停止等操作功能，進行現(xiàn)場控制與集中控制，同時在控制柜中顯示煙氣溫度、壓力等相關(guān)數(shù)值，由此掌握工藝活動實際開展情況，為作業(yè)活動調(diào)整提供依據(jù)。操作電腦集中放置在二期干熄焦中控室，并配備工業(yè)電視監(jiān)控一套。增設(shè)SDS 脫硫系統(tǒng)后增加阻力約1 800 Pa，可為保證系統(tǒng)安全運行提供依據(jù)[4-5]。

2.2 自動系統(tǒng)

自動系統(tǒng)指的是運用自動化操作技術(shù)、信息技術(shù)等構(gòu)建自動化作業(yè)方式的運行系統(tǒng)，包括SDS 干法脫硫系統(tǒng)、布袋除塵系統(tǒng)等，要求優(yōu)化自動系統(tǒng)設(shè)備的設(shè)計、安裝及調(diào)試。該系統(tǒng)具備自動與手動兩種控制方式，同時具備兩地操作功能，可實現(xiàn)簡單、實用、可靠的手/自動控制和操作。戶外電氣設(shè)備、操作箱采用防雨、防塵性，防護等級不低于IP65?，F(xiàn)場遠傳儀表以智能型電子式儀表為主，其遠傳信號（AI/AO）均要求為DC 4 mA～20 mA HART。低壓配電柜選用GGD 柜型，進線柜斷路器、各配電柜內(nèi)隔離開關(guān)、斷路器、接觸器、熱繼電器等主要元器件選用名牌廠家產(chǎn)品，包含各區(qū)域內(nèi)照明的設(shè)計、供貨及施工。

對DCS 控制系統(tǒng)進行改良設(shè)計，與當前工藝技術(shù)的開展要求相結(jié)合，檢測工藝裝置的具體使用性能，實現(xiàn)對工藝的自動化控制與安全聯(lián)鎖，將SDS 干法脫硫系統(tǒng)與布袋除塵系統(tǒng)與自動化技術(shù)相結(jié)合，增強工藝操作效率。DCS 系統(tǒng)對具體工藝操作情況具有一定的診斷功能，能夠及時判斷工藝開展情況，與工藝開展要求相結(jié)合，提升工藝作業(yè)的針對性，及時預判工藝作業(yè)流程中可能存在的危險要素，并及時予以規(guī)避。自動化技術(shù)運用中能夠進行各種類型信號的輸入與輸出，對各項工藝進出量進行模擬與控制，并為操作員提供了展示窗口與畫面，能夠結(jié)合診斷需要靈活表現(xiàn)出不同的工藝畫面，包括實際工藝運行情況、運行趨勢、預警信息等，系統(tǒng)能夠給出相應的預警機制，對不同的處理工藝進行預警與連鎖，并進行各類信息的分類存儲與管理[6]。

3 鈉基干法脫硫+布袋除塵系統(tǒng)實施分析

鈉基干法脫硫+布袋除塵系統(tǒng)整體運行情況良好，工藝設(shè)計先進、穩(wěn)定、安全、可靠。該系統(tǒng)運行的綜合效益較為良好。在煤炭焦化企業(yè)生產(chǎn)工藝運用中，能夠結(jié)合具體工藝需要進行一定調(diào)整，實現(xiàn)了無人值守與管理，能夠結(jié)合具體需要進行一定調(diào)整，一旦運行中出現(xiàn)一些問題，只需要對部分機械設(shè)備進行維修即可，具有良好的脫硫與除塵效果。為了增強整體工藝處理效果，運用自動化控制系統(tǒng)，設(shè)備選型與設(shè)計具有一定的靈活性，定期進行更換與維護。選擇碳酸氫鈉粉末作為脫硫劑，建立相應的工藝處理方式，采用專用磨機，將脫硫劑噴入反應器之中。煙氣、脫硫劑進入布袋除塵器，進行除塵處理工藝，除塵處理之后再進行廢氣排放，結(jié)合進出口在線分析儀，將進、出量控制在適宜的范圍之內(nèi)。利用輸送系統(tǒng)進行廢氣管理與回收。

4 實例分析

本文以某焦化廠為例進行分析，該廠一煉、二煉兩期焦爐煙氣采用SDS 脫硫、布袋除塵工藝，共建兩套脫硫除塵裝置，此外，還將干熄焦煙氣引入焦爐煙氣SDS 脫硫除塵系統(tǒng)一并處理。該廠焦爐煙氣采用SDS 脫硫、布袋除塵工藝，共建兩套脫硫除塵裝置。焦爐煙氣SDS 脫硫除塵項目范圍包括布袋除塵、SDS 脫硫系統(tǒng)。SDS 工藝采用鈉基（NaHCO3）干法脫硫除塵一體化技術(shù)，工程內(nèi)容包括煙氣系統(tǒng)、煙氣換熱裝置、鈉基干粉儲存及制備與磨制系統(tǒng)、噴粉系統(tǒng)、SDS 反應器、布袋除塵器、產(chǎn)物氣力輸送系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、電氣、儀控、土建等系統(tǒng)的設(shè)計、材料設(shè)備供貨、施工、安裝、人員培訓、調(diào)試及保修等EPC 總承包工程。煙氣通過鈉基干法脫硫處理，脫硫效率為76%，低于排放限值35 mg/m3，凈煙氣SO2質(zhì)量濃度為26.67 mg/m3。外排粉塵質(zhì)量濃度3.61 mg/m3，符合當前我國超低排放指標（低于5 mg/m3）要求，NOx排放質(zhì)量濃度為14.21 mg/m3，符合低于50 mg/m3的要求。

5 結(jié)語

脫硫系統(tǒng)的操作與控制良好，脫硫系統(tǒng)簡單。本文重點分析了煤炭焦化企業(yè)鈉基干法脫硫+布袋除塵工藝應用特征，與工藝開展要求相結(jié)合設(shè)置相應的設(shè)備與參數(shù)，工藝操作之后脫硫效率為76%，凈煙氣SO2質(zhì)量濃度為26.67 mg/m3，外排粉塵質(zhì)量濃度3.61 mg/m3。通過分析某焦化廠脫硫裝置運行結(jié)果發(fā)現(xiàn)，鈉基干法脫硫+布袋除塵工藝綜合應用效果良好，符合爐熱風爐煙氣特征，整體脫硫效果良好，取得較佳的綜合運用效益。