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焦炉烟气脱硫脱硝净化技术与工艺探讨

北极星环保网来源:河南冶金 刘永民2018/5/24 9:30:22我要投稿
所属行业: 大气治理  关键词:脱硫脱硝 焦化行业 SCR

现有NOx净化技术可分为选择性催化还原法(SCR)、选择性非催化还原法、吸收法和固体吸附法等。SCR法采用氨作为还原剂,在催化剂的作用下,选择性地将NOx还原成N2和H2O,还原反应在低温下的反应速度很慢,为加快其反应速度加入催化剂。根据催化剂适用的烟气温度条件,将SCR工艺分为高温(>450℃)、中温(320℃~450℃)和低温(120℃~320℃)工艺,SCR法是目前烟气脱硝技术中脱硝效率最高、最为成熟的技术。活性炭法脱除NOx的过程类似于SCR反应过程,可认为是吸附与SCR过程相结合的一种方法,或低温的SCR反应。吸收法是湿法脱硝,是指利用水或者水溶液来吸收废气中的NOx,根据吸收剂的不同分为水吸收、

酸吸收、碱吸收、氧化吸收、液相还原吸收、络合吸收、微生物法等,有工业应用的主要为碱吸收法和酸吸收法。

3焦炉烟气脱硫脱硝典型净化工艺技术路线分析

3.1SCR法脱硝+双碱烟气脱硫工艺

从焦化烟囱出来的烟气首先经SCR反应器脱硝后进入空气换热器换热,换热后的烟气进入余热锅炉,余热回收后的烟气温度大约在160℃,再进入脱硫塔进行脱硫,脱硫后的烟气经脱硫塔顶除雾后排入大气,换热加温后的空气进入原烟囱进行烟囱热备。

3.1.1SCR脱硝工艺原理

SCR技术是还原剂(NH3、尿素)在催化剂作用下,选择性地与NOx反应生成N2和H2O,而不是被O2所氧化,故称为“选择性”。主要反应如下:

NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O

4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O

工艺流程:烟气→氨水储罐→氨水蒸发器→压力变送器→喷氨格栅→SCR反应器→余热锅炉→脱硫塔→净烟气排放。

3.1.2钙钠双碱法烟气脱硫

钙钠双碱法烟气脱硫是先用可溶性的钠碱溶液(Na2CO3或NaOH溶液)作为吸收剂吸收SO2,然后用石灰浆液作为第二碱对吸收液进行再生,再生后的吸收液循环利用。由于在吸收和再生处理中,使用了两种不同类型的碱,故称为双碱法。

反应原理:反应分吸收反应和再生反应。吸收反应:

2NaOH+SO2→Na2SO3+H2O

Na2SO3+SO2+H2O→2NaHSO3

该过程中由于使用钠碱作为吸收液,因此吸收系统中不会生成沉淀物。再生过程(用石灰浆液):

CaO+H2O→Ca(OH)2

2NaHSO3+Ca(OH)2→Na2SO3+CaSO3˙1/2H2O

再生后所得的NaOH液送回吸收系统使用,所得半水亚硫酸钙压缩空气氧化后生成石膏(CaSO4˙2H2O)送脱水装置处理。

3.1.3技术特点

该工艺采用溶解度大、活性高的钠碱作为吸收剂,脱硫效率极高,通过塔外石灰再生,解决了石灰法易结垢易磨损的问题。脱硫液基本上是Na盐及钠碱的水溶液,PH值呈中性或弱碱性,在循环过程中对水泵、管道、设备腐蚀轻,便于设备运行与保养。塔内吸收了SO2的脱硫液在塔外用廉价的石灰再生循环利用,实际消耗的脱硫剂为石灰,脱硫成本低。

3.2烟气升温后脱硫脱硝工艺

3.2.1工艺流程

焦炉烟道气在总烟道调节翻板处引出,经烟气管道进入煤气补燃炉,加热后的烟气依次进入SCR脱硝反应器、余热回收装置,然后烟气经过增压风机进入脱硫系统,脱除SO2后的净烟气经过湿式电除尘后,通过塔顶烟囱排放,脱硫生成的副产品送到焦化回收车间,生产硫酸铵成品。

3.2.2技术特点

焦炉烟气脱硝目前是新兴行业,且烟气温度比较低,由于应用于低温场合的催化剂运行时间都不长,其安全运行、维护、再生均处于试用阶段,远不及中高温催化剂的成熟经验,中高温催化剂在国内经过十多年的实践和验证,其性能稳定、价格低廉,维护使用安全可靠。在运行费用合理,厂区能够调配焦炉煤气,且蒸汽有需求的情况下,采用焦炉煤气补燃升温的中温SCR脱硝技术,也是目前情况下一条可行的焦炉烟气脱硝技术。

采用煤气补燃升温后的焦炉烟气对催化剂的适应性得到极大的改善,能够在高SO2含量、燃高硫煤、焦炉串漏、前端煤气净化异常等不利工况下稳定运行。但由于采取煤气补燃升温、余热回收、烟气精除尘等技术,该工艺投资相对较高,另外氨法脱硫对设备的防腐性能要求较高。

3.3双氨(铵)法脱硫脱硝工艺

3.3.1工艺原理

在脱硫脱硝一体化塔中,用浓氨水调节PH值的条件下,氨水中的游离氨与烟气中的SO2反应,生成硫酸铵;同时在臭氧氧化作用下,烟气中的NO部分氧化为NO2,NO、NO2以一定的比例与氨水中的游离氨生产硝酸铵。吸收用10%~14%浓氨水调节PH值,脱硫脱硝循环液经氧化送硫铵系统,生产硫酸铵、硝酸铵产品。

3.3.2技术特点

利用臭氧强氧化性将烟气中难溶于水NO(约占95%)氧化为易溶于水并与水反应的高价氮氧化物(NO2、NO3、N2O3)等,采用喷淋洗涤法从烟气中脱除。该方案脱硫脱硝一体塔分为脱硫脱硝一段、二段、逃逸氨捕集段、除雾段及附属附件等,节省占地,减少了投资;脱硫脱硝剂为自产剩余氨水和浓氨水(10%~14%)为吸收剂,原材料供应可靠、方便、价格便宜,但设备的防腐性能要求较高,臭氧发生装置复杂、电耗高。

3.4活性炭一体化烟气净化技术

脱硫脱硝一体化装置的主要原料为专用活性炭,它是一种综合强度(耐压、耐磨损、耐冲击)比常规活性炭高、比表面积比常规活性炭小的吸附材料。目前工业使用的专用活性炭常制作为圆柱状。

3.4.1脱硫机理

活性炭脱硫工艺原理是基于SO2在活性炭表面的吸附和催化作用,烟气中的SO2在120℃~160℃的温度下,与烟气中氧气、水蒸汽发生反应为硫酸吸附在活性炭孔隙内。

物理吸附:SO2→SO2(SO2吸附在活性炭微细孔中);

化学吸附:SO2+O2→SO3,

SO3+nH2O→H2SO4+(n-1)H2O;脱硝时喷NH3,向硫酸盐转化(靠NH3/SO2),

反应为:

H2SO4+NH3→NH4HSO4

NH4HSO4+NH3→(NH4)2SO4

延伸阅读:

90万吨焦炉烟气脱硫脱硝工程技术方案研究

焦炉烟气脱硫脱硝技术进展与建议

焦炉烟气污染物排放控制

【硫老师】几种焦炉烟气脱硫脱硝技术详解

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