干熄焦放散氣移動錯流床脫硫工藝技術探討

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車牽引至提升井架底部。提升機將焦罐提升并送至干熄爐爐頂，通過帶布料器的裝入裝置將焦炭裝入干熄爐內。在干熄爐中焦炭與惰性氣體直接進行熱交換，焦炭被冷卻至平均200 ℃以下，經(jīng)排焦裝置卸到帶式輸送機上，然后送往焦炭處理系統(tǒng)。

循環(huán)風機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，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入干熄焦鍋爐換熱，溫度降至160 ℃～180 ℃。由鍋爐出來的冷循環(huán)氣體經(jīng)干熄焦專用除塵器除塵后，由循環(huán)風機加壓，再經(jīng)熱管換熱器冷卻至約130 ℃后進入干熄爐循環(huán)使用。

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

2 工程現(xiàn)狀

目前，該焦化廠干熄焦煙氣沒有經(jīng)過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《煉焦化學工業(yè)污染物排放標準》。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，以實現(xiàn)各類污染物減排目標。

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)(設計輸入值)：

放散氣量：30 000 m3/h

放散氣溫度：110 ℃～135 ℃

進口放散氣塵質量濃度：1.0 g/m3

進口放散氣SO2質量濃度：約2 000 mg/m3

進口放散氣CO體積分數(shù)：<6%

進口放散氣H2體積分數(shù)：<3%

進口放散氣CO2體積分數(shù)：≈18%

凈化后放散氣排放標準：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(見表1)

表1 煙氣和凈煙氣成分

3.1.2 放散氣成分(見表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

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，風機冷卻用水。

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質量濃度：2 000 mg/m3；

入口煙塵質量濃度：1 000 mg/m3。

2) 凈化后氣體參數(shù)(排放指標)

SO2排放質量濃度：≤30 mg/m3；

煙塵排放質量濃度：≤10 mg/m3。

4.2 工藝系統(tǒng)組成

脫硫工藝采用移動錯流床脫硫工藝，除塵工藝采用布袋除塵器。該工藝主要由除塵器、脫硫劑轉運裝置、二氧化硫反應塔、廢脫硫劑回收裝置、脫硫劑再循環(huán)裝置、引風機、煙道、儀表及控制系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)等組成。

4.3 移動錯流床干法脫硫工藝

放散氣流程：來自干熄焦的煙氣經(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 ℃)一起進入脫硫反應器入口煙道，煙氣繼而與蒸汽混合，在靜態(tài)混合器的擾動下，得以充分混合后，使放散氣內含有一定的濕度(小于飽和濕度)。從脫硫塔下部進入脫硫塔，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，反應后的凈煙氣中SO2質量濃度小于30 mg/m3，從脫硫塔上部側向排出，再通過后除塵器將煙氣粉塵脫到10 mg/m3以下經(jīng)引風機排入煙囪。

脫硫劑流程：首先，將脫硫催化劑裝入脫硫劑進料倉，進料倉脫硫劑經(jīng)進料皮帶傳送機輸送至進料斗提機，然后經(jīng)料斗提升機輸送至脫硫反應塔塔頂料倉，塔頂料倉中的脫硫劑間斷補充到脫硫塔內，在塔內脫硫劑和煙氣中的二氧化硫進行反應，吸附反應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，進入反應塔下部的廢脫硫劑儲槽。定時將廢脫硫劑外運。

除塵灰：前除塵器脫除下來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的除塵灰，預存到除塵器灰斗，定時由氣力輸送裝置送到業(yè)主焦粉倉。

4.4 主要化學反應方程式[見式(1)～式(4)]

(1)

(2)

(3)

(4)

5 移動床煙氣脫硫技術的工藝、結構特點

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

2) 控制簡單。循環(huán)移動床干法脫硫技術的工藝控制過程主要通過控制脫硫劑加入量來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氣結構，并配以靜態(tài)混合器，保證了進入脫硫塔氣流分布均勻。

4) 脫硫塔內操作氣速沒有具體要求。可以滿足不同煙氣負荷要求。煙氣負荷在10%～110%范圍內變化，脫硫系統(tǒng)均可正常運行，不影響脫硫效率。

5) 無需防腐。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，出口煙氣溫度遠高于露點，因此脫硫塔及下游設備不會產生腐蝕。

6) 良好的入口煙氣SO2濃度變化適應性：當煙氣的含硫量或要求的脫硫效率發(fā)生變化時，無需增加任何工藝設備，僅需要調節(jié)脫硫劑的耗量便可以滿足更高的脫硫率的要求。

7) 脫硫副產物流動性好，易于處理，脫硫劑利用率高，脫硫副產物排放少。

6 結語

本工藝與傳統(tǒng)的半干法脫硫和全干法脫硫有著本質的區(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)管道沒有任何堵塞現(xiàn)象，這是半干法、全干法(鈉法)都無法解決的問題。3) 不受氣源氣量變化影響，在10%～110%范圍內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)硫化床的反應條件。4) 不受溫度變化影響，氣源溫度從50 ℃到200 ℃均能反應，且都能達到預期的脫硫效率，這是半干法、全干法脫硫(鈉法)都是無法比擬的。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) 本工藝操作簡單，易于控制，設備少，工藝簡潔、運行費用低，維護量少，是目前國內最為先進的干法脫硫工藝技術。7) 既可適應低濃度二氧化硫的脫除，又能適應高濃度二氧化硫的脫除，其脫硫效率均可達99%以上，在整體工藝、設備不變的情況下，可任意調節(jié)出口二氧化硫的含量，都能夠達到國家最低排放要求，這是目前半干法、全干法脫硫無法達到的。