隨著環(huán)保排放標準越來越嚴，自2015 年1 月1 日起，現(xiàn)有焦化企業(yè)開始執(zhí)行g(shù)b 16171—2012《煉焦化學工業(yè)污染物排放標準》，對一般地區(qū)焦爐煙囪煙氣顆粒物、so2、nox排放濃度分別要求達到30 mg /m3、50 mg /m3、500 mg /m3 ; 對重點地區(qū)焦爐煙囪煙氣顆粒物、so2、nox排放濃度分別要求達到15 mg /m3、30 mg /m3、150 mg /m3。焦爐煙氣必須進行凈化才能達到國家排放標準。

 

       1 焦爐煙氣脫硫脫硝凈化技術(shù)應用背景

 

       鞍鋼煉焦總廠現(xiàn)有8 座6 m 焦爐和4 座7 m 焦爐，焦炭設(shè)計產(chǎn)能730 萬t /a，采用混合煤氣加熱，焦爐燃燒煙氣中顆粒物濃度小于30 mg /m3、so2濃度為20 ～ 160 mg /m3、nox濃度為300 ～ 730 mg /m3，存在污染物超標排放情況。

 

       以煉焦總廠7#焦爐煙囪為例，為確保污染物在線監(jiān)測達標排放，從2016 年11 月開始，采取將7#、8#焦爐周轉(zhuǎn)時間由19 h 延長至22 h，配煤硫分降至0. 65%以下兩項措施。延長周轉(zhuǎn)時間使焦炭減產(chǎn)373. 6 t /d，此組焦爐產(chǎn)能下降13. 63%。由于鞍鋼焦炭本來就存在缺口，需要外購，而2017 年外購焦炭比自產(chǎn)焦炭成本約高500～800 元/t，控制配煤硫分導致噸焦成本又增加20～30 元/t，兩項合計2017 年7#、8#焦爐全年共增加成本1 億多元，經(jīng)濟損失巨大。

 

       鑒于環(huán)保壓力和巨大經(jīng)濟損失，焦爐煙氣污染物治理迫在眉睫。如果不治理，將很快面臨停產(chǎn)限產(chǎn)的嚴峻形勢。經(jīng)過考察論證，最終確定由鞍鋼集團工程技術(shù)有限公司進行煙氣脫硫脫硝設(shè)計，保證污染物穩(wěn)定達標排放。

 

       2 焦爐脫硫脫硝技術(shù)簡介

 

       2. 1 脫硫脫硝工藝選擇

 

       焦爐煙氣主要污染物有so2、nox、顆粒物、硫化氫、一氧化碳等，煙氣中二氧化硫含量較低、氮氧化物含量較高。因此脫硝的選擇較為重要，焦爐煙氣溫度范圍在180 ～ 210 ℃，屬于中低溫脫硝。鑒于焦爐實際生產(chǎn)情況，煙囪必須時刻保持熱備狀態(tài)，溫度不得低于135 ℃，因此不宜選擇濕法脫硫技術(shù)。

 

       結(jié)合焦爐煙氣特點，經(jīng)過多種方案的比選，決定采用“sds 干法脫硫+ 中低溫scr 脫硝除塵”工藝技術(shù)，對焦爐煙氣及干熄焦預存段放散廢氣中的多種污染物進行凈化。

 

       2. 2 sds 干法脫硫工藝簡介

 

       將脫硫劑( nahco3粉末) 均勻噴射在管道內(nèi)，脫硫劑在管道內(nèi)被加熱激活，比表面積迅速增大，與煙氣充分接觸，發(fā)生化學反應，煙氣中的so2等酸性物質(zhì)被吸收凈化。主要發(fā)生如下化學反應:

 

       2nahco3 + so2 + 1 /2o2→na2so4 + 2co2 + h2o

 

       2nahco3 + so3→na2so4 + 2co2 + h2o

 

       2. 3 sds 干法脫硫技術(shù)特點

 

       ( 1) 干法脫硫系統(tǒng)無需用水，不產(chǎn)生廢水。

 

       ( 2) 脫硫系統(tǒng)工藝簡單，操作維護方便，脫硫劑直接噴入管道。

 

       ( 3) 脫硫副產(chǎn)物可以回收利用。

 

       ( 4) 脫硫效率非常高，適合焦爐工況。

 

       ( 5) 靈活性高，可以通過調(diào)節(jié)脫硫劑噴入量來滿足不同排放標準的要求。

 

       2. 4 scr 脫硝工藝簡介

 

       在裝有催化劑的脫硝反應器內(nèi)用氨作為還原劑來脫除煙氣中的氮氧化物，nox

 

       經(jīng)脫硝反應轉(zhuǎn)化成

 

       氮氣和水蒸汽。主要發(fā)生如下化學反應:

 

       4no + 4nh3 + o2→ 4n2 + 6h2o

 

       2no2 + 4nh3 + o2→ 3n2 + 6h2o

 

       2. 5 scr 脫硝技術(shù)特點

 

       ( 1) 中低溫scr 反應減少了對煙氣再加熱的能源消耗，可以降低運行費用。

 

       ( 2) 蜂窩式催化劑適用于焦爐的低塵煙氣，較大的比表面積降低了催化劑的用量。

 

       ( 3) 脫硝裝置結(jié)構(gòu)簡單，并且脫除效率高，達90%以上，運行可靠。

 

       3 脫硫脫硝技術(shù)在鞍鋼的應用情況

 

       3. 1 焦爐現(xiàn)狀及脫硫脫硝技術(shù)應用

 

       鞍鋼煉焦總廠7# 焦爐炭化室共50 孔，高度為6 m，焦炭產(chǎn)能50 萬t /a，配有1 座獨立煙囪，采用混合煤氣燃燒，設(shè)計煙氣量140 000 m3 /h，7#焦爐燃燒產(chǎn)生廢氣情況見表1。

 

       7#焦爐脫硫脫硝工藝流程: 焦爐煙氣從機側(cè)、焦側(cè)地下煙道引出，煙氣合并后在管道內(nèi)與噴入的脫硫劑接觸反應，進入布袋除塵器，凈化后的煙氣與加熱爐產(chǎn)生的熱氣混合達到180 ℃以上，再進入脫硝反應器，脫硝后的煙氣經(jīng)增壓風機.html'>風機送回煙囪排放，確保煙囪處于熱備狀態(tài)。

 

   

 

       鞍鋼煉焦總廠7#焦爐脫硫脫硝裝置于2017年10月開工建設(shè)， 2018 年2 月熱負荷試車成功，目前已完成功能考核測試，各項指標達到設(shè)計要求。由于此環(huán)保項目建設(shè)工期短且一次性投產(chǎn)達標，我廠其余9 套脫硫脫硝裝置也采用了相同的技術(shù)，目前均處于開工調(diào)試狀態(tài)。

 

       3. 2 干熄焦煙氣凈化工藝

 

       干熄焦煙氣凈化工藝流程: 最初設(shè)計用小風機將干熄焦預存段放散煙氣引出，在引出管道上與噴入的脫硫劑接觸反應后進入布袋除塵器，凈化后的煙氣送回干熄焦除塵器煙囪進行排放。在實際運行時，發(fā)現(xiàn)預存段煙氣引出后，實際煙溫由120 ℃下降至60 ℃左右，達不到脫硫反應所需的溫度。經(jīng)過反復研究，修改設(shè)計方案，將預存段煙氣先經(jīng)除塵器凈化，再并入焦爐煙氣管道，與焦爐煙氣混合后經(jīng)脫硫脫硝凈化后從焦爐煙囪排出。

 

       將干熄焦含so2濃度較高的預存段放散煙氣處理后，干熄焦除塵器煙囪排放的煙氣各項指標達標排放。我廠其余5 套干熄焦的預存段放散煙氣均采用了相同的工藝技術(shù)，目前與脫硫脫硝系統(tǒng)均處于開工調(diào)試狀態(tài)。煉焦總廠7# 焦爐配套干熄焦及放散廢氣情況見表2。

 

 

       3. 3 處理后指標控制情況

 

       經(jīng)過脫硫脫硝凈化處理后煙氣要求達到的標準見表3。

 

 

       為了充分檢驗脫硫脫硝裝置的實際效果，煉焦總廠自2018 年3 月開始，焦爐恢復正常結(jié)焦時間及配煤硫分，詳細標定脫硫脫硝系統(tǒng)運行情況。自5 月開始將干熄焦煙氣并入焦爐煙氣中進行處理，均未影響焦爐及干熄焦的正常生產(chǎn)，7# 焦爐煙囪排放基本達到標準要求。

 

       4 結(jié)語

 

       ( 1) 鞍鋼煉焦總廠7# 焦爐脫硫脫硝穩(wěn)定運行后，焦爐煙囪排放顆粒物、so2、nox指標均達到國家環(huán)保標準規(guī)定要求。釋放了焦爐產(chǎn)能，避免了由于焦爐限產(chǎn)和調(diào)整配煤所帶來的巨大經(jīng)濟損失。

 

       ( 2) 此套脫硫脫硝裝置將干熄焦預存段煙氣并入7#焦爐脫硫脫硝系統(tǒng)后，未造成干熄焦系統(tǒng)波動，解決了目前國內(nèi)類似裝置運行造成干熄焦預存段壓力波動，影響干熄焦生產(chǎn)運行的問題。

 

       ( 3) 此套脫硫脫硝裝置在焦爐煙道采用插板式隔斷裝置，風機突然停止時能迅速開啟隔斷裝置，使焦爐加熱所需的吸力能及時轉(zhuǎn)換，避免因焦爐加熱系統(tǒng)吸力不足、蓄熱室煤氣泄漏導致中毒或爆炸等安全事故。