一種焦爐煙道氣脫硫脫硝技術的研究與應用

姚一彤

（唐鋼美錦（唐山）煤化工有限公司 河北 唐山 063000）

1 引言

面對日益嚴峻的環保形勢，對焦化企業的焦爐煙道氣脫硫脫硝的要求也越來越高。我單位根據自身生產特點及現場情況，采用了碳酸鈉半干法煙氣脫硫+低溫SCR選擇性催化還原脫硝除塵，現對我單位焦爐煙道氣脫硫脫硝技術的研究及應用進行闡述。

2 焦爐煙道氣脫硫脫硝方案簡述

2.1 工藝技術概述

煙道氣凈化系統主要由脫硫塔、除塵脫硝一體化裝置、氨氣稀釋風系統、脫硫液制備系統、引風機、煙氣管道、熱風爐系統等組成。凈化系統從焦爐煙道預留接口處抽取焦爐煙道氣，煙道氣首先進入脫硫塔，在脫硫塔內進行脫硫；從脫硫塔出來的脫硫后的煙氣進入除塵脫硝裝置，煙氣在除塵脫硝裝置內先經布袋除塵，除塵后的煙氣與噴氨裝置加入的還原劑（氨氣）充分混合?；旌虾蟮臒煔膺M入脫硝催化劑層，在催化劑作用下發生脫硝反應，脫除NOX；凈化后的潔凈煙氣由引風機送回煙囪排放。凈化煙氣的排氣溫度在150℃以上，不會在煙囪周圍產生煙囪雨，并可以避免煙氣溫度低于酸露點而引起的煙囪腐蝕。

2.2 脫硫脫硝原理

（1）半干法脫硫原理

煙氣在SDA塔內與被霧化的碳酸鈉漿液接觸，發生物理、化學反應，氣體中的SO2被吸收凈化。

主要化學反應：

碳酸鈉漿液經霧化器霧化成50μm的霧滴，與脫硫塔內煙氣接觸迅速完成吸收SO2的反應，在低溫降下具有極高的效率脫除SO2。由于噴入塔內的碳酸鈉漿液是極細的霧滴，完成反應后的脫硫產物也為極細的顆粒，因此，完成反應的同時也即迅速干燥。

（2）脫硝原理

脫硝系統以氨(NH3)為還原劑，在低溫SCR催化劑作用下與煙氣中的NOX反應，生成N2和H2O，實現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反應生成無二次污染的N2和H2O隨煙氣排放。本項目采用的低溫SCR脫硝催化劑脫硝效率不低于85%。

2.3 系統組成

本焦爐煙氣凈化工藝系統主要由煙氣管道及風機系統、脫硫系統、除塵脫硝系統、電氣儀表控制系統等組成。

2.3.1 煙氣管道及風機系統 煙氣管道及風機系統主要由煙氣管道、閥門、管道附件及脫硫脫硝引風機組成。焦爐煙道氣在脫硫脫硝系統中的基本流程為：焦爐地下總煙道取風口取風--取風管道－脫硫塔--除塵脫硝一體化裝置－引風機－回送管道－回送焦爐地下總煙道。

2.3.2 脫硫系統 脫硫系統主要包括半干法脫硫塔、旋轉霧化器、脫硫溶液制備系統、脫硫灰輸送系統。

除塵脫硝一體化裝置收集的粉塵通過刮板機、斗提機送入循環粉塵倉或外排粉塵倉存貯，以便循環利用或外排。循環粉塵倉中循環利用的脫硫灰通過一個計量螺旋輸送機輸送到脫硫溶液制備系統進行再配液。

旋轉霧化器是半干法脫硫系統的核心設備。旋轉霧化器將Na2CO3漿液霧化為粒徑為50微米的霧滴，大大增加了漿液與煙氣接觸面積，提高吸收效率。為防止Na2CO3溶液中的雜質堵塞霧化器噴嘴，脫硫工藝設置反沖洗系統。霧化器設置軸承振動監測，當霧化器噴嘴發生堵塞時，會導致軸承振動偏大，此時可開啟反沖洗系統對霧化器進行沖洗，延長霧化器使用壽命。

脫硫溶液制備系統主要由脫硫劑貯倉、脫硫灰循環貯倉、計量螺旋輸送機、供液罐、循環溶液罐及供液泵、溶液頂罐等組成。脫硫溶液制備系統配合流量計、密度計、自動調節閥門等儀表、控制系統，能夠實現與進出口煙氣中SO2濃度檢測聯鎖。通過檢測進出口SO2值，自動調整溶液泵的輸送能力，使脫硫系統自動適應焦爐煙氣量及煙氣中SO2濃度的波動。

2.3.3 除塵脫硝系統 脫硝系統由除塵脫硝一體化裝置、氨氣稀釋風單元、催化劑熱解裝置組成。

從脫硫塔出來的煙氣溫度為180～200℃，進入除塵脫硝一體化裝置進行除塵、脫硝。在煙氣溫度≥190℃時脫硝效率不低于85%，氮氧化物排放濃度低于150mg/Nm3(干基)；粉塵排放濃度低于15mg/Nm3(干基)。除塵脫硝一體化裝置豎向布置，下部是除塵段，上部是脫硝段。

脫硝工藝設置熱風爐裝置，當焦爐減產，焦爐煙氣出口溫度低于210℃時，采用熱風爐對煙氣進行加熱，燃氣熱風爐采用焦爐煤氣燃燒加熱，產生600℃熱煙氣，對脫硫除塵后的焦爐煙氣加熱至200℃，保證脫硝時催化劑的最低工作溫度。

脫硝裝置設置氨氣分配器?；旌习睔饨浌艿浪椭撩撓跹b置的各個單元，布置在各單元內的氨氣分配器保證氨氣與焦爐煙道氣充分混合，然后在脫硝催化劑的作用下發生還原反應。

2.4 脫硫灰處理

脫硫灰的主要成分為硫酸鈉、亞硫酸鈉及一部分未反應的碳酸鈉，硫酸鈉可作為化工產品用于化工、輕工、紡織、建材、醫藥、有色冶金、皮革等行業。不同品級的硫酸鈉有不同的用途，本單位脫硫灰中硫酸鈉含量為66%～76%，可作為水泥行業助磨劑使用。

3 焦爐煙道改造

為配合焦爐煙道氣脫硫脫硝裝置正常運行，對焦爐總煙道進行改造，在總煙道引風口后增設煙道閘板。焦爐煙道氣凈化系統正常運行時，煙道閘板關閉，隔斷總煙道和焦爐煙囪，焦爐產生的燃燒廢氣經過脫硫脫硝后，然后再送回至總煙道中，并通過煙囪排放凈化后的廢氣；當焦爐煙道氣凈化系統出現故障時，打開該閘板，焦爐產生的燃燒廢氣直接通過煙囪排放。

為了保證焦爐正常生產以及煙道氣凈化系統的正常運行，設計了相關報警、聯鎖系統。煙道閘板既可在中控室手動控制，也可在焦爐煙道氣凈化系統裝置出事故時聯鎖打開。

煙道氣引出口需在煙道面混凝土和拱頂磚上開孔，施工方式基本同閘板，因孔洞較大，在煙氣凈化系統安裝時，可通過延長結焦時間或減少加熱煤氣量來減少廢氣產生量，待煙氣凈化系統安裝、完畢運行穩定后，再恢復正常的加熱制度。

4 液氨貯存及氣化單元

液氨貯存及氣化單元作為焦爐煙道廢氣脫硫脫硝項目的配套設施，為焦爐煙道氣凈化裝置提供脫硝還原劑-氨氣。

液氨卸車貯存和液氨站單元主要設備包括汽車槽車卸料臂、卸氨壓縮機、液氨貯槽、氨氣化器、氨氣緩沖罐、氨洗滌器、氨水槽及泵等。液氨貯槽首次填充69m3(最大填充量80m3)，約40t，需要20t液氨槽車兩車/次。