焦?fàn)t煙道氣脫硫脫硝工藝的選擇

＊索小麗

（河北峰煤焦化有限公司 邯鄲 056202）

焦?fàn)t煙道氣脫硫脫硝工藝的選擇

＊索小麗

（河北峰煤焦化有限公司 邯鄲 056202）

近些年來(lái)，國(guó)內(nèi)大氣環(huán)境逐漸惡化，霧霾圍城，國(guó)家和地方相繼出臺(tái)環(huán)保政策應(yīng)對(duì)污染天氣的變化。焦?fàn)t煤氣在燃燒過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生SO2和NOx，這些SO2和NOx是PM2.5顆粒物的重要組成成份，也是形成酸雨、霧霾等的主要原因，必須采取措施加以控制。本文通過(guò)幾種常用的煙氣脫硫脫硝工藝的比較，選擇出一種適合峰煤焦化公司的工藝路線。

焦?fàn)t煙道氣；旋轉(zhuǎn)噴霧；半干法脫硫；低溫脫硝

前言

近年來(lái)，由于環(huán)境的日益惡化，霧霾的加劇，嚴(yán)重影響人民的日常生活，國(guó)家環(huán)保部和國(guó)家質(zhì)檢總局聯(lián)合發(fā)布了新的煉焦環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)煉焦污染物的排放值，特別是二氧化硫和氮氧化物做了更加嚴(yán)格的要求。而國(guó)內(nèi)焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝行業(yè)尚處于起步階段，面對(duì)國(guó)家環(huán)保政策的壓力，必須加快研發(fā)進(jìn)程。

方案選擇

1.峰煤焦化公司概況

峰煤焦化公司現(xiàn)有焦?fàn)t6座，其中2座4.3m搗固焦?fàn)t，4座6.98m頂裝焦?fàn)t，焦炭年產(chǎn)能250萬(wàn)噸。煙道氣指標(biāo)經(jīng)檢測(cè)，均未達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)要求，必須進(jìn)行治理。

2.脫硫脫硝方案比較

目前國(guó)內(nèi)主流的焦?fàn)t煙道氣脫硫脫硝工藝主要為三種，即：

工藝1：SDA半干法脫硫+除塵SCR脫硝一體化工藝+煙氣回原煙囪

工藝2：SCR脫硝+ SDA半干法脫硫+布袋除塵工藝+煙氣回原煙囪

工藝3：SCR脫硝+氣氣換熱器+氨法脫硫+氣氣換熱器+煙氣回原煙囪

(1)SDA半干法脫硫+除塵SCR脫硝一體化工藝+煙氣回原煙囪。

①工藝流程及原理。焦?fàn)t煙氣被引風(fēng)機(jī)抽取，首先進(jìn)入旋轉(zhuǎn)噴霧半干法（SDA法）脫硫塔，煙氣從脫硫塔上部煙氣分配器進(jìn)入塔體，煙氣中的SO2與塔頂旋轉(zhuǎn)霧化器噴出的霧化狀態(tài)的Na2CO3溶液充分混合反應(yīng)，生成Na2SO3、Na2SO4，隨煙氣一起進(jìn)入布袋除塵器。煙氣中的顆粒物被除塵濾袋過(guò)濾，經(jīng)壓縮空氣反吹后由輸灰系統(tǒng)收集，其中未反應(yīng)的Na2CO3可循環(huán)使用，脫硫除塵后的煙氣進(jìn)入脫硝反應(yīng)器。NOx在塔內(nèi)催化劑的作用下，與NH3反應(yīng)生成N2和H2O。脫硝反應(yīng)器配有聲波吹灰器，定期對(duì)催化劑進(jìn)行吹掃，保證脫硝效率延長(zhǎng)催化劑使用壽命。脫硝后的凈煙氣最終回到焦?fàn)t煙囪達(dá)標(biāo)排放。

②工藝優(yōu)缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)：A.在脫硝之前脫硫除塵，為脫硝催化劑創(chuàng)造低硫低塵條件，有效延長(zhǎng)脫硝催化劑的使用壽命。B.旋轉(zhuǎn)噴霧半干法（SDA法）煙氣脫硫，脫硫后的煙氣溫降小，脫硫后煙氣溫度約降15℃，有效保證低溫脫硝的煙氣溫度在180℃以上。C.旋轉(zhuǎn)噴霧半干法（SDA法）煙氣脫硫，在脫除煙氣中的SO2同時(shí)，還能吸附煙氣中焦油、硫醚等有機(jī)硫的粘性物質(zhì)，解決因焦?fàn)t竄漏帶來(lái)的煙氣中含有焦油、有機(jī)硫等其他組分對(duì)脫硝效率及脫硝催化劑壽命的影響。缺點(diǎn)：A.半干法脫硫產(chǎn)生的硫酸鈉、亞硫酸鈉需處理。B.SDA脫硫的核心設(shè)備是旋轉(zhuǎn)霧化器，目前依賴進(jìn)口，單價(jià)為380萬(wàn)元。C.脫硫后的煙氣中含有顆粒物，因此脫硫后的煙氣需增加布袋除塵器方能使顆粒物達(dá)標(biāo)排放。

(2)SCR脫硝+SDA半干法脫硫+布袋除塵工藝+煙氣回原煙囪。

①工藝流程及原理。煙氣被引風(fēng)機(jī)抽取首先進(jìn)入脫硝塔，NOx在塔內(nèi)催化劑的作用下與NH3反應(yīng)生成N2和H2O。脫硝反應(yīng)器配有聲波吹灰器，定期對(duì)催化劑進(jìn)行吹掃，保證脫硝效率延長(zhǎng)催化劑使用壽命。脫硝后煙氣進(jìn)入SDA脫硫塔，煙氣從脫硫塔上部煙氣分配器進(jìn)入塔體，煙氣中的SO2與塔頂旋轉(zhuǎn)霧化器噴出的Na2CO3溶液充分混合反應(yīng)，生成Na2SO3和Na2SO4隨煙氣一塊兒進(jìn)入布袋除塵器。煙氣中的顆粒物被除塵濾袋過(guò)濾下來(lái)，經(jīng)壓縮空氣反吹后由輸灰系統(tǒng)收集，其中未反應(yīng)的Na2CO3可循環(huán)使用。凈化煙氣最終回到焦?fàn)t煙囪達(dá)標(biāo)排放。

②工藝優(yōu)缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)：A.采用先脫硝工藝，有效保證煙氣溫度，提高脫硝效率。B.脫硝前后溫降能夠控制在10℃左右，保證煙囪熱備，在突然斷電或設(shè)備故障時(shí)，煙囪底部能夠保持一定吸力，保障安全生產(chǎn)并最大限度降低對(duì)后續(xù)余熱回收蒸汽產(chǎn)量的影響。C.煙氣經(jīng)過(guò)凈化后溫度能夠保證在酸露點(diǎn)以上，解決了煙氣對(duì)煙囪的酸腐蝕。缺點(diǎn)：A.前置脫硝，煙氣SO2濃度高于500mg時(shí)，產(chǎn)生硫酸氫銨量較多，附著在催化劑表面，需要較為頻繁解析（約4-6個(gè)月一次），且影響脫硝效果穩(wěn)定性。B.半干法脫硫產(chǎn)生的硫酸鈉和亞硫酸鈉需處理。

3.SCR脫硝+氣氣換熱器+氨法脫硫+氣氣換熱器+煙氣回原煙囪

(1)工藝流程及原理

本脫硝方案中的氨源采用20%的氨水，來(lái)自界區(qū)的氨水經(jīng)管道過(guò)濾器后通過(guò)調(diào)節(jié)閥控制流量后進(jìn)入氨水蒸發(fā)器蒸發(fā)為氨氣和水蒸汽的混合氣，蒸發(fā)器所用熱源為脫硝進(jìn)口的原煙氣，氨氣煙氣混合氣在氨水蒸發(fā)設(shè)備內(nèi)混合為不高于5%NH3的混合氣，由噴氨格柵噴入煙道與原煙氣混合均勻，混合充分的含氨原煙氣進(jìn)入SCR反應(yīng)器進(jìn)行選擇性還原反應(yīng)過(guò)程，脫硝反應(yīng)器配有聲波吹灰器，定時(shí)對(duì)催化劑進(jìn)行吹掃，保證脫硝效率延長(zhǎng)催化劑使用壽命。氨與氮氧化物反應(yīng)生成氮?dú)夂退磻?yīng)生成的水和氮?dú)怆S煙道氣進(jìn)入后續(xù)工段。

①工藝優(yōu)缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)：A.為防止焦?fàn)t煙氣中焦油，焦塵、無(wú)定型炭黑等對(duì)催化劑的影響，特在脫硝反應(yīng)器前設(shè)置高溫分級(jí)過(guò)濾器，該設(shè)備可有效過(guò)濾焦油，焦塵、無(wú)定型碳等煙氣中的顆粒物，特別防止焦?fàn)t串漏時(shí)產(chǎn)生大量黑煙時(shí)對(duì)催化劑的影響。B.采用先脫硝工藝，有效保證煙氣溫度，提高脫硝效率。C.采用氨法脫硫，化學(xué)吸收反應(yīng)速度快，脫硫效率高，能達(dá)到98%以上。生成硫酸銨送入現(xiàn)硫銨工段，不產(chǎn)生多余的固廢。缺點(diǎn)：A.氨法脫硫后的煙氣溫度較低，經(jīng)氣氣換熱器后煙氣溫度必須保證在酸露點(diǎn)130℃以上，防止對(duì)原煙囪的腐蝕。由于煙囪自身的散熱（特別在北方冬季），且濕法脫硫后煙氣含濕量大，可能會(huì)在煙囪中上部出現(xiàn)酸腐蝕的現(xiàn)象。B.采用先脫硝工藝，催化劑容易中毒，影響使用壽命。C.GGH換熱器長(zhǎng)期運(yùn)行，設(shè)備易結(jié)垢、堵塞影響換熱效率，且增加后期維護(hù)費(fèi)用。

4.方案的確定

(1)前脫硫主要是為脫硝創(chuàng)造低硫環(huán)境，催化劑具有耐硫性不代表SO2對(duì)催化劑毫無(wú)影響。在低溫SCR脫硝過(guò)程中，對(duì)SCR催化劑污染最嚴(yán)重的是NH4HSO4。SO2在催化劑的作用下會(huì)部分轉(zhuǎn)化為SO3（一般要求轉(zhuǎn)化率＜1%），SO3與氨氣在含水的狀態(tài)下會(huì)生成亞硫酸氫銨并極易被氧化為硫酸氫銨，硫酸氫銨在300℃以下分解速率極低，且該物質(zhì)是非常粘稠且難以清除的物質(zhì)，會(huì)粘附在催化劑表面，嚴(yán)重影響催化效率。

特別是我公司SO2濃度較高，為了減少硫酸氫銨對(duì)脫硝催化劑的影響，采用前脫硫工藝。

(2)氨法脫硫適宜的反應(yīng)溫度在80℃左右，而焦?fàn)t煙氣溫度約200～300℃，進(jìn)脫硫塔前需降溫。氨法脫硫后的煙氣溫度較低約60℃，經(jīng)氣氣換熱器后煙氣溫度必須達(dá)到200℃以上，以保證后續(xù)脫硝效率。這就需要?dú)鈿鈸Q熱器的換熱面積足夠大，而且換熱器長(zhǎng)期運(yùn)行，設(shè)備易結(jié)垢、堵塞影響換熱效果，從而影響脫硝效率。氨法脫硫后煙氣溫度低，即使將煙氣加熱到酸露點(diǎn)130℃以上，但在北方冬季，由于煙囪自身的散熱，煙囪根部與頂部溫差在30～50℃之間，也有可能在煙囪中上部出現(xiàn)酸腐蝕的現(xiàn)場(chǎng)，影響安全生產(chǎn)。因此，考慮到脫硫后SCR脫硝工藝對(duì)溫度的要求及焦?fàn)t生產(chǎn)的安全性，脫硫采用半干法，保證煙氣溫度，保證脫硝效率，從而也能保證煙囪根部溫度在150℃以上，保證焦?fàn)t安全、穩(wěn)定生產(chǎn)。

綜合以上分析，考慮到焦?fàn)t的安全、穩(wěn)定生產(chǎn)和焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝工藝的穩(wěn)定性，最終采用工藝路線為SDA半干法脫硫+除塵SCR脫硝一體化工藝+煙氣回原煙囪。

結(jié)論

隨著國(guó)家環(huán)保政策越來(lái)越嚴(yán)格，焦?fàn)t煙道氣脫硫脫硝治理勢(shì)在必行，但必須選擇一種合適的工藝。經(jīng)過(guò)詳細(xì)的比選，先脫硫后脫硝的工藝適合我公司焦?fàn)t煙道氣的特點(diǎn)，能夠保證焦?fàn)t安全、穩(wěn)定的生產(chǎn)。

(責(zé)任編輯 王恒)

Selection of Desulfurization and Denitration Technology for Coke Oven Flue Gases

Suo Xiaoli
Hebei Feng Coal and Coking Co.,ltd., Handan, 056202

Recently, the domestic atmospheric environment has worsened increasingly and the haze has been surrounding the city, therefore, the national and local departments have introduced the environmental protection policies successively to response to the change of air pollution. In the process of burning, the coke oven gas will produce SO2 and NOx, which is the important composition of PM 2.5 particulate matter and also the main reason for acid rain and haze, therefore, measures must be taken to control it. In this paper, through the comparison of several common-used fuel gas desulfurization and denitration technologies, it has selected out one technology suitable for Hebei Feng Coal and coking Co., ltd.

coke oven fl ue gases；rotary atomizing；semi-dry desulfurization；denitration at low temperature

TQ

A

索小麗（1980～），女，研究生，工程師；研究方向：煤焦化技術(shù)。