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炼焦行业中焦炉煤气燃烧给焦炉加热时会产生大量的大气污染物,包括二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)及烟尘等,此类污染物经焦炉烟囱呈有组织高架点源连续性排放至大气中,对环境造成严重污染,尤其是SO2和NOx这两类有害气体不仅会形成酸雨,破坏臭氧层,而且还是PM2.5的主要气态物质,严重危害人体健康。鉴于此,国家于2012年6月颁布了《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171—2012),明确规定了现有焦化企业2015年1月1日后焦炉烟道气中污染物的排放限值和特别限值,部分地区更是提出了更为严格的要求,以临汾市为例,《临汾市大气污染防治2018年行动计划》里明确要求:焦化行业分步实施大气污染物特别排放限值改造,2018年10月1日前50%的焦化企业完成大气污染物特别排放限值改造,2019年10月1日前全市焦化企业全部完成大气污染物特别排放限值改造。 在此严苛的环保形势下,位于临汾市洪洞县的山西焦化股份有限公司新上了脱硫脱硝工艺装置,山西焦化股份有限公司2#、3#焦炉烟道气中前期NOx、SO2及颗粒物的排放量分别为1 200mg/m3、200mg/m3 和30mg/m3,不能满足炼焦化学工业污染物排放标准(GB16171-2012)的要求,因此山西焦化股份有限公司于2018年6月建成了焦炉烟道气脱硫脱硝及余热回收工艺装置,该工艺采用“SCR脱硝+余热回收+半干法脱硫”的路线,保证了出口NOx、SO2及颗粒物排放量分别低于150、30、15mg/m3。 1 工艺流程 脱硫脱硝与余热回收工艺流程示意图,如图1所示。焦烟道气自2#、3#焦炉原有地下烟道分别引出汇合经脱硝预处理后,进入脱硝系统,在脱硝反应器上游设置喷氨格栅,将氨气送入烟气中充分混合,混有氨气的烟气进入脱硝反应器中,在催化剂作用下进行还原反应生成N2和H2O,经过脱硝后的烟气继续进入热管式余热锅炉进行热量回收,产生的饱和低压蒸汽输送到公司热力管网,冬季供居民采暖使用,降温后的烟气则进入脱硫系统,脱硫系统采用半干法脱硫,脱硫后的烟气经除尘后通过引风机增压排放至原有烟囱,实现烟气的达标排放。image.png 1.1 烟气脱硝系统 本系统选择中低温SCR脱硝技术,还原剂采用NH3。其脱硝的原理是NOx在催化剂作用下,在一定温度条件(中低温230℃~300℃)下被氨气还原为无害的氮气和水,不产生二次污染,SCR 脱硝的化学反应式见式(1)~式(5): 4NO+4NH3+O2——4N2+6H2O(主反应)(1) 6NO2+8NH3——7N2+12H2O (2) 6NO+4NH3——5N2+6H2O (3) NO+NO2+2NH3——2N2+3H2O (4) 2NO2+4NH3+O2——3N2+6H2O (5) 来自液氨站的氨气与稀释风机来的空气在氨/空气混合器内充分混合后与焦炉烟道气一起进入SCR脱硝反应器,反应器内混合烟气竖直向下流动,反应器入口设有气流均布装置和整流装置,确保混合烟气流场均匀;反应器内装有专用的中低温催化剂,催化剂的活性温度230℃~300℃,催化剂能够满足烟气最大量时脱硝效率达到87.5%以上的需求,同时SO2/SO3的转化率控制在1%以内。另外,催化剂采用“2+1”布置方式,具有较高的化学稳定性、热稳定性和机械稳定性,从而保证了SCR脱硝反应器出口氨逃逸不大于10×10-6。该SCR脱硝反应器适应焦炉50%~100%工况之间任何负荷运行。 1.2 余热回收系统 余热锅炉采用立式布置,自脱硝系统处理后的烟道气竖直进入锅炉蒸发器、省煤器后进入后续脱硫系统。来自供气的除氧水进入省煤器,预热后送入锅筒。在锅筒内部汽水通过上升、回流管路参与蒸发器换热面的吸热循环,产生压力0.8MPa饱和蒸汽,经气液分离后输出,输出饱和蒸汽外送至蒸汽管网。锅筒、蒸发器、省煤器设有排污口,可定期清除内部残留污物及水垢。锅炉系统中共设置两个安全阀,在系统超压0.85MPa时,安全阀自动依次起跳,泄放压力,保证锅炉系统安全,当系统压力恢复正常时,安全阀回座。 1.3 脱硫除尘系统 烟道气从底部进入脱硫塔,与再循环灰和添加的碳酸钠溶液进行反应,反应除去烟道气中的SO2和其他酸性物质后烟道气到达脱硫塔顶部,供应的碳酸钠通过真空上料机送进碳酸钠粉仓,碳酸钠粉通过粉仓底部的星型卸料阀送至碳酸钠溶液箱内,在溶液箱内与水搅拌制成一定浓度的碳酸钠溶液,碳酸钠溶液通过多级离心泵打入脱硫反应器,通过调节溶液输送管道上的调节阀改变进入脱硫塔的碳酸钠溶液量,以达到最佳的雾化效果。反应后的烟道气以混合物形式从脱硫塔顶部离开进入布袋除尘器,在布袋除尘器进行气体和固体进行分离,分离的固体大部分通过螺旋输送机回到脱硫塔继续脱硫,少部分通过螺旋输送机出口的分料阀送至灰仓,灰仓内物料达到一定高度后经散装机通过运输车外送。布袋除尘器出口的烟道气粉尘含量降低到15mg/m3,除尘后的烟道气经过引风机送入原有烟囱。净化烟道气的排气温度在140℃以上,不会在烟囱周围产生烟囱雨,并可以避免烟气温度低于酸露点而引起的烟囱腐蚀。 在脱硫塔内,碳酸钠浆液与脱硫塔内烟气接触迅速完成吸收SO2的反应,在低温降下具有极高的SO2脱除效率,由于喷入塔内的碳酸钠浆液是小雾滴,因此完成脱硫反应后的脱硫产物也为极细的颗粒,并且完成反应的同时也即迅速干燥。碳酸钠转化成亚硫酸钠和硫酸钠的反应方程式,见式(6)~式(7): SO2+Na2CO3 →Na2SO3+CO2 (6) 2Na2SO3+O2 →2Na2SO4 (7) 2 技术特点 (1)直接利用焦炉烟道气原有温度进行脱硝,最大程度的保证了脱硝温度在较高的温度范围内,同时免去了对烟气进行加热产生的能源消耗,且烟气经过SCR反应器后,温度损失5℃~10℃,不影响后序余热回收系统运转,符合热能回收利用的要求;(2)余热回收系统可以对焦炉尾气显热高效回收利用,实现了按温度梯度进行热量梯级利用,符合国家对企业环保节能的要求;(3)脱硫系统脱硫效率高。 3 工艺运行指标 截止到2019年2月,装置已运行半年多,取得了良好的效果,焦炉烟气各项污染物如NOx、SO2和粉尘质量浓度均符合《炼焦化学工业污染物排放标准》排放限值规定,脱硫脱硝除尘工艺性能参数,如表1所示。image.png 4 结语 山西焦化股份有限公司焦炉烟道气脱硫脱硝及余热回收技术工艺流程设计简单,布置合理,占地面积小,能耗低,热能回收充分,运行成本低,烟道气治理效果好,可有效提升企业环保管理水平和治理能力,该套技术的成功投用,为焦化行业相关企业焦炉烟道气脱硫脱硝提供了经工业验证的技术选择。
[color=#2a2a2a][font=宋体][b][color=#003399] [/color][/b] 第十二届中国国际环保展览会(英文缩写CIEPEC 2011)将于2011年6月7日至10日在北京中国国际展览中心举办。[/font][/color][color=#2a2a2a][font=宋体] CIEPEC展会是在国家环境保护行政主管部门主导下,在国家有关部委及各省市环保部门支持下,由中国环境保护产业协会承办的品牌展会。CIEPEC展会始于1986年,至今已成功举办了11届,累计共有30余万人次参加了展会活动。CIEPEC已成为我国最大的环保技术交流与合作平台,见证了我国环保产业的技术进步和环保骨干企业的发展,紧密配合了国家的环境保护污染减排工作。[/font][/color][color=#2a2a2a][font=宋体] 第十二届中国国际环保展览会(CIEPEC 2011)由环境保护部、国家发改委、科学技术部、住房和城乡建设部、工业和信息化部、北京市人民政府共同作为支持单位联合举办。[/font][/color][color=#2a2a2a][font=宋体] 本届展会以“节能减排,绿色发展”为主题,以国家“十二五”环境保护目标及重点需求为主线,紧密配合环境保护部“国家先进污染防治示范技术名录”和“国家鼓励发展的环境保护技术目录”的推广应用。展出内容将围绕COD、SO2、NOx、氨氮4个约束性指标以及重金属、农村面源污染防治、土壤修复、POPS(持久性污染物)、危险废物、危险化学品、VOCs污染防治等重点领域,有针对性的推出一批污染治理先进技术和环保产业骨干企业。展示重点包括:燃煤电厂氮氧化物控制技术、工业锅炉脱硫除尘脱硝协同控制技术、膜技术处理难降解工业废水及资源化技术、工业废水氨氮削减及治理技术、农村分散型污水处理技术、重金属污染防治技术、挥发性有机物控制技术、持久性有机污染物控制技术、土壤修复技术、污染源在线监测技术、资源综合利用技术、电子废弃物处置技术、危险废物处置技术等。[/font][/color][color=#2a2a2a][font=宋体] 本届展会共设6个展馆,其中国际馆2个,国内污染防治馆4个,展出总面积近3万平方米。共有近20个国家(地区)的500余家中外企业参展。[/font][/color][color=#2a2a2a][font=宋体] 国内参展企业基本代表了我国环保产业和环保科技的发展水平,有些已达到了国际先进水平。其中,参展的环保产业骨干企业和国家重点环境保护实用技术与示范工程技术依托单位的数量占到国内展商数的一半以上。[/font][/color][color=#2a2a2a][font=宋体] 境外展区,将有来自法国、意大利、美国、德国、日本、韩国等国家以及香港地区,拥有先进的污染防治技术、环境监测与分析、环境管理与服务,以及节能、新能源、重金属处理、土壤修复等技术设备的国际知名企业参展。[/font][/color]
1、前言 在烟气治理领域焦炉烟气脱硝一直是时下关注的重点,特别是国家颁布了最新的《炼焦化学工业污染物排放标准》之后,对焦化烟气脱硝技术提出了更高的要求,本文针对焦炉烟气脱硫脱硝技术进行阐述,希望能给钢铁企业提供一定的借鉴价值。 2、脱硫脱硝工艺及原理 2.1 密相干塔脱硫+SCR脱硝技术 密相干塔脱硫+SCR脱硝技术是利用脱硫脱硝等各分系统的协同组合,实现焦炉烟气大气污染物的协同治理,具有良好的脱硫脱硝除尘效果和技术经济性,正在逐步被国内各大钢厂所采用。其中脱硝采用烟气经热风炉升温后(烟气温度280—320℃)的准低温SCR技术,脱除效率高,运行稳定可靠,脱硝后烟气利用余热锅炉进行热量回收。 2.2 半干法SDA脱硫+SCR脱硝技术 半干法SDA脱硫+SCR脱硝的主要流程为:废气首先进入脱硫塔,在脱硫塔内进行脱硫;从脱硫塔出来的脱硫后烟气进入除尘装置,烟气先经除尘器布袋除尘,除尘后的烟气与加入的还原剂(氨气)充分混合,混合后的烟气进入脱硝催化剂层,在催化剂作用下发生还原反应,脱除NOx;净化后的洁净烟气经过系统引风机送回烟囱排放。该工艺采用低温脱硝工艺,在脱硝之前采用半干法高效脱硫并除尘,延长低温脱硝催化剂在高效脱硝区的使用寿命,降低烟气净化工艺运行费用。主要工艺流程图如下: 3、两套脱硫脱硝装置的优越性 3.1 密相干塔脱硫+SCR脱硝技术的优势 3.1.1对脱硫脱硝原料品质要求低,价格低廉 该脱硫脱硝使用的原料为CaO和自产氨水,CaO的价格相对便宜,而且原料充足,脱硝效果良好。脱硝效率在80%以上。 3.1.2、节能效果良好 脱硝后的烟气经余热锅炉进行余热回收,除盐水吸收热量最终形成饱和蒸汽,送至焦化厂蒸汽总管,降低能源消耗,余热锅炉采用全自动运行。 3.1.3、自动化性能高,安全性能好 整个过程采用自动控制,工艺流程简单,设备少,容易操作。热风炉程序设有自动点火和自动吹扫操作,当高炉煤气压力较低时,可以适当补充焦炉煤气,提高炉膛温度,进而提高废气温度,满足脱硝要求。 3.2 半干法SDA脱硫+SCR脱硝技术的优势 3.2.1采用旋转喷雾干燥法(SDA法)进行高效低温降烟气脱硫,满足SO2排放要求的同时,吸附烟气中焦油等粘性物质,降低烟气中SO2及其他组分對低温脱硝效率的影响;并可根据烟气入口SO2浓度调节脱硫剂溶液的喷入量,实现在满足排放要求的前提下减少脱硫剂的使用量,以最经济的方式运行。 3.2.2采用低温脱硝催化剂利用NH3-SCR原理进行低温脱硝。此种催化剂对焦炉烟气具有很强的适应性,具有良好的低温活性,焦炉煤气升温幅度小,降低了高炉煤气的用量。 3.2.3脱硝前除尘,减少烟气中的粉尘在通过脱硝催化剂层时对催化剂表面的磨损,可以有效延长脱硝催化剂的使用寿命,减少脱硝催化剂的用量,同时可以脱出烟气中的粉尘等颗粒物,使烟气的颗粒物排放达标。 4、结语 通过两套脱硫脱硝装置的应用,焦炉废气中的颗粒物、SO2和NOx等三大指标全部满足国家特排标准,氮氧化物和颗粒物已经完全实现了超低排放,确保了焦炉生产稳定,有很好的推广价值。