焦?fàn)t煙氣超低排放技術(shù)的研究與應(yīng)用

劉志軍

陽(yáng)光華泰能源有限責(zé)任公司華泰一廠煉焦車間 山西運(yùn)城 043300

1 焦?fàn)t煙氣的生成

在煉焦生產(chǎn)過(guò)程中，燒結(jié)釋放出了大量的SO2氣體。這些SO2氣體主要是由含鐵原料和燃料中的硫化物氧化而生成，伴隨著整個(gè)煉焦工藝進(jìn)程，形成了SO2氣體，持續(xù)排放，伴隨燒結(jié)溫度的不斷提升，各種助燃，空氣氧含量和燃料顆粒尺寸發(fā)生不斷變化。凝膠工藝過(guò)程中的SO2氣體有規(guī)律的排放出來(lái)，這一規(guī)律被認(rèn)定為燒結(jié)過(guò)程中的燃料用量。當(dāng)燒結(jié)過(guò)程中，原料的水分和含硫量以及礦石的酸堿度在正常變化范圍之內(nèi)時(shí)，如果溫度接近了燒結(jié)工藝煙氣溫度的峰值可以認(rèn)為已進(jìn)行到燒結(jié)終點(diǎn)前，這時(shí)煙氣排放中的SO2濃度會(huì)達(dá)到整個(gè)煙氣排放的峰值[1]。燒結(jié)工藝中除了SO2氣體，還有很多的NOx，其中95%左右的NOx為NO氣體在燒結(jié)工藝過(guò)程中燒結(jié)及各蜂箱煙氣中的NO濃度比例較為均衡，并且NO氣體的含量濃度較高，為了降低燒結(jié)工藝中NO氣體的排放，可采用提高燒結(jié)礦酸堿度的方法或者加厚燒結(jié)料厚度，這樣的工藝模式改善，更有利于促進(jìn)其中的氧化鈣和三氧化二鐵生成，從而起到催化作用，完成CO氣體對(duì)NOx的還原效果，通過(guò)這樣的公益模式改善，可以大幅度降低煙氣中NOx，氣體燃料，煤和焦炭燃燒也會(huì)伴隨產(chǎn)生大量的COx氣體，致使在整個(gè)工藝中煙氣中的COx快速上升，伴隨整個(gè)工藝的進(jìn)程，COx會(huì)持續(xù)下降，最后呈小波動(dòng)趨勢(shì)，在燒結(jié)工藝終點(diǎn)時(shí)，燒結(jié)煙氣中的氧含量大約為21%，COx的含量濃度幾乎接近為0。

2 焦?fàn)t煙氣超低排放技術(shù)研究與應(yīng)用

2.1 方案研究

根據(jù)煙氣特性和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況確定工藝路線。根據(jù)焦?fàn)t煙氣溫度高、粉塵少的特點(diǎn)，脫硫前選擇中高溫SCR脫硝裝置，但中高溫SCR所需溫度為280℃。例如，焦?fàn)t煙氣溫度（180-250℃）相對(duì)較低。脫硝前需加加熱裝置，再將余熱回收后進(jìn)入脫硫塔。因此，選擇熱風(fēng)爐對(duì)煙氣進(jìn)行加熱，廢熱鍋爐回收廢熱蒸汽[2]。

1#、2#焦?fàn)t煙氣密度相半干脫硫和脫氮項(xiàng)目研究了高溫選擇性催化還原的耦合機(jī)制的多元的污染和余熱梯級(jí)利用焦?fàn)t煙氣溫度較高,并且建造了一個(gè)一半的溫度和流量自適應(yīng)與干法煙氣超低排放處理技術(shù)系統(tǒng)為核心的圖1所示。

圖1 中高溫SCR+余熱利用+半干法脫硫超低排放技術(shù)流程

采用脫硫脫硝裝置處理的焦?fàn)t煙氣排放指標(biāo)達(dá)到《焦化化工污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》GB16171-2012規(guī)定的特定區(qū)域排放限值。為了實(shí)現(xiàn)煙氣超低排放，在不改變?cè)邪敫煞摿虺龎m工藝的情況下，通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)M和技術(shù)應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了超低排放。

2.2 改造方案

2.2.1 氨水雜質(zhì)化驗(yàn)及應(yīng)對(duì)措施

氨雜質(zhì)檢測(cè)結(jié)果表明，雜質(zhì)大部分為硫化物晶體，顆粒大小較小。它們被懸浮在氨中，所有的雜質(zhì)在加熱到60°C左右時(shí)被溶解。對(duì)策:在氨罐與氨冷凝器之間安裝φ2000mm、高度4000mm的儲(chǔ)罐，作為氨雜質(zhì)沉淀罐。根據(jù)雜質(zhì)的特點(diǎn)，在輸送管道中加入蒸汽伴流，使雜質(zhì)在輸送過(guò)程中溶解在氨水中而不結(jié)晶。

2.2.2 噴氨格柵優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用

噴氨格柵作為脫硝系統(tǒng)的核心部件，在煙道截面的2D范圍內(nèi)獨(dú)立調(diào)整各噴點(diǎn)的噴氨量，相對(duì)增加中心部位的噴灑流量，使還原劑與煙氣在到達(dá)催化劑之前按照設(shè)計(jì)的氨氮摩爾比混合。

2.2.3 脫硫塔技術(shù)創(chuàng)新

采用雙級(jí)密相干塔脫硫技術(shù)，通過(guò)二級(jí)脫硫塔，進(jìn)一步保證了脫硫效率。脫硫塔中的脫硫劑量為120-140t，已經(jīng)達(dá)到脫硫系統(tǒng)的極限，只能從氣流分布入手，均勻脫硫劑的分布，增加脫硫劑的循環(huán)次數(shù)，進(jìn)而提高脫硫效率。

具體實(shí)施方案：二級(jí)塔加導(dǎo)流板，檔板與中心線的距離調(diào)整為800mm，尺寸為3900mm×500mm×10mm，與塔頂?shù)乃綂A角為50°；在一級(jí)塔螺旋給料機(jī)上方增加中間倉(cāng)，10個(gè)均風(fēng)閥處各加一塊導(dǎo)流板，導(dǎo)流板為R800弧形板，弧長(zhǎng)292mm，弧心向下，與均分口頂?shù)拈g距為100mm。將中間檔板與中心線的距離調(diào)整為800mm后，稍有利于煙氣充滿大灰斗的下半部分，但在大灰斗上半部分形成的回流空間會(huì)略有增大，有利于提高脫硫效率。改造后的效果：一級(jí)塔、二級(jí)塔、除塵倉(cāng)室氣流分布均勻，脫硫灰循環(huán)分布正常，改善了脫硫效果，并減少氣流對(duì)布袋的沖刷。

2.2.4 袋式除塵器的優(yōu)化

通過(guò)磷粉實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，除塵器內(nèi)的均勻空氣不夠均勻，除塵室之間的阻力偏差較大，導(dǎo)致前端除塵器布袋磨損嚴(yán)重。通過(guò)調(diào)整吹掃順序和脈沖寬度，調(diào)整各除塵室的阻力，再調(diào)整脫硫劑灰倉(cāng)的灰量，使脫硫劑能夠均勻循環(huán)。加了回流板后，除塵器內(nèi)的均勻氣流分布更加均勻，布袋不會(huì)遭受的重大磨損[3]。為了穩(wěn)定各項(xiàng)排放指標(biāo)，把布袋全部更換為浙江華基的PPS+超細(xì)纖維+覆膜布袋，效果良好。

3 結(jié)語(yǔ)

伴隨著我國(guó)冶金焦化企業(yè)的快速發(fā)展，致使我國(guó)的環(huán)境保護(hù)問(wèn)題較為突出，目前主要是煙氣中的二氧化硫和氮氧化物排放，由于目前環(huán)保相關(guān)設(shè)施投資費(fèi)用較高，許多企業(yè)難以承受，所以我們?cè)诤笃诘难邪l(fā)工作中，應(yīng)該注意脫硫脫硝工藝技術(shù)的升級(jí)與經(jīng)濟(jì)效益降低等問(wèn)題，并結(jié)合我國(guó)的生產(chǎn)實(shí)際，針對(duì)不同的生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)改造。從而在保證我國(guó)冶金企業(yè)焦化生產(chǎn)過(guò)程中降低污染物的排放，保證我國(guó)的冶金工業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。