焦化廠煙氣低溫脫硫脫硝解決方案
焦化廠是專門從事冶金焦炭生產及冶煉焦化產品、加工、回收的專業工廠。焦爐煙囪排放的大氣污染物為焦爐煤氣燃燒后產生的廢氣主要有SO2、NOx、煙塵等污染物呈有組織高架點源連續性排放是污染最為嚴重的行業之一。
2012年6月環境保護部及國家質量監督檢驗檢疫局聯合發布了GB16171-2012《煉焦化學工業污染物排放標準》要求焦爐煙囪燃燒尾氣中SO2濃度小于50mg/m3氮氧化物濃度小于500mg/m3粉塵濃度小于30mg/m3。特別地區要求SO2濃度小于30mg/m3氮氧化物濃度小于150mg/m3粉塵濃度小于15mg/m3。
與燃煤鍋爐煙氣相比焦爐煙氣的主要不同在于溫度較低一般為180~300℃多數在200~230℃。焦爐煙氣低溫脫硫脫硝是世界公認的技術難題本文提出一種焦爐煙氣脫硫、脫硝及余熱回收利用的綜合解決方案。
一、 焦爐煙氣處理流程
圖、工藝流程圖
二、 關鍵技術
1、 脫硝反應器
選擇性催化還原法(SCR)是目前尾氣脫硝最為成熟且脫硝效率最高的一種方法。即在尾氣中加入一定量的氨氣以氨為還原劑在催化劑表面將NOx還原呈N2。
其中氨源采用液氨或蒸氨工段產生濃度為20%的濃氨水用管道引入至脫硝反應系統經調解閥控制流量后進入混合器中與煙氣均勻混合。
在脫硝反應器進出口可安裝氣體分析儀試試在線監測進出口的NOx濃度并根據反饋信號控制氨的加入量。
在脫硝工藝中最為關鍵的是脫硝催化劑此工藝中采用一種新型的脫硝催化劑。該催化劑選用以陶瓷蜂窩為基體的整體涂層式結構由陶瓷蜂窩、金屬氧化物涂層、活性組分組成。該催化劑具有脫硝效率高，可高空速操作、阻力低、選擇性好、氨逃逸率低、溫度范圍廣、熱膨脹系數小等諸多優點。
使用該類型的催化劑即使在入口NOx濃度很高時（2000~3000mg/m3）也可達到很高的NOx脫除精度反應后尾氣中氮氧化物濃度可低于150 mg/m3。如排放標準進一步升級不需對催化劑和反應裝置做任何改動只需稍微增加氨投入量提供反應所需的氨量即可使尾氣中NOx濃度小于所規定的排放限值。
圖、新型催化劑脫硝效率
2、偏心型徑向熱管換熱器
目前焦爐煙道氣的余熱回收裝置一般采用常規的軸向重力熱管技術雖然常規的軸向熱管具有高效的超導體性能極高換熱效率優良的等溫、恒溫性優良的單向熱傳遞特性，鍍層測厚儀良好的環境適應性避免了露點腐蝕等優點但同時也存在著換熱器設備結構復雜整體設備龐大容易爆管減少換熱面積損壞的不可逆性較高的整體制造成本等不足之處。
此工藝采用徑向熱管換熱器回收焦爐煙道氣的余熱科學地設計徑向熱管偏心度增加了熱管工質的填充量達到合理的工質狀態再次提高熱管換熱器的熱效率降低總體工程成本，大幅提高生產效率使節能效率達到國際先進水平。
徑向熱管換熱器技術有效解決了焦爐煙道氣余熱回收熱管換熱器結構復雜噸蒸汽產量鋼材好用量大的問題；克服了軸向熱管損壞后換熱總面積的損失不可逆換熱效率大幅降低等問題。
3、煙氣鎂法脫硫
濕法脫硫為目前使用范圍最廣的脫硫方法根據脫硫的原料不同可分為石灰石/石膏法、氨法、鈉堿法、鈉鈣雙堿法、金屬氧化物發、堿性硫酸鋁法其中石灰石/石膏法、鈉堿法、鈉鈣雙堿法、金屬氧化物法比較普遍。
其中氧化鎂脫硫技術是一種成熟度僅次于鈣法的脫硫工藝在化學反應活性方面氧化鎂要遠遠大于鈣基脫硫劑并且由于氧化鎂的分子量較碳酸鈣和氧化鈣都比較小因此其它條件相同的情況下氧化鎂的脫硫效率要高于鈣法的脫硫效率。
一般情況下氧化鎂的脫硫效率可達到95%~98%而石灰石/石膏法的脫硫效率盡在90%~95%左右。常見的濕法脫硫工藝里面不可避免的存在著二次污染的問題。
對于氧化鎂脫硫技術而言后續處理較為完善既可以濃縮結晶七水合硫酸鎂晶體又可對氧化鎂進行再生回收SO2生產稀硫酸解決了二次污染的問題。除此之外使用氧化鎂脫硫技術還具有投資、運行費用少綜合效益高的優點。
三、 結語
1）新型的脫硝催化劑具有超高的脫硝效率、超大的操作空速、極低的催化劑床層阻力；模塊化設計最大限度地規避了未來工程化放大問題利于實現工程放大。
2）徑向熱管式余熱鍋爐具有降低設備整體制造的復雜性減少噸蒸汽產量的鋼材耗用量極大地提高了換熱器的經濟效益；克服了軸向熱管損壞后換熱總面積的損失。同時又極大程度保持了軸向熱管換熱器的所有優點。
3）鎂法煙氣脫硫工藝具有吸收液循環系統簡單、工藝操作穩定、維護簡單占地面積小不需要排放廢水系統阻力小脫硫效率高（≥95%）啟動與退出運行快速漸變副產品利用價值較高等優點。
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