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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

北极星环保网讯:介绍了焦炉烟道气中SO2和NOx的形成机理,以及同时脱除的技术难点。分析了几种可在大型焦炉烟道气脱硫脱硝中采用的典型净化技术路线,探讨了不同焦炉烟道气脱硫脱硝的工艺方案。

前言

炼焦过程是指煤在炼焦炉炭化室中在隔绝空气的条件下进行高温加热,经过一系列复杂的物理变化和化学反应过程生成气(荒煤气,水蒸汽)、液(焦油)、固(焦炭)等产物的过程。

荒煤气经过冷却和化学产品分离,可以回收焦油、氨、萘、硫化氢、氰化氢以及粗苯等物质,最后得到净煤气(钢铁联合企业也常用高炉煤气或高焦混合煤气)返回焦炉燃烧室燃烧,为炼焦过程提供热量,在此燃烧过程中,产生大量的SO2和NOx。

二氧化硫、氮氧化物是污染大气的主要有害物质,二者除了是酸雨的主要成因外,氮氧化物与碳氢化合物作用可形成光化学烟雾,二者同时也是PM2.5的前驱体,由其转变而来的PM2.5占到空气中PM2.5总量的40%以上,对环境和人体健康带来严重影响。

2012年出台的《炼焦化学工业污染物排放标准》规定在2015年后新建的炼焦炉氮氧化物排放浓度不得超过500mg/Nm3、SO2排放浓度不得超过50mg/Nm3,对于特别排放限值的地域范围,氮氧化物排放浓度不得超过150mg/Nm3,SO2浓度必须控制在30mg/Nm3以下。现有及新建焦炉若不采取措施,烟气均无法达标排放。在焦化市场疲软萎靡的现状下,因不达标而导致的罚款、限产及停产会影响企业生存。因此,焦化行业烟气治理已经迫在眉睫。

1焦炉烟道气特点

为了解决焦炉烟道气净化问题,需对焦炉烟道气特点进行分析:

1)焦化厂焦炉烟道气参数千差万别,影响焦炉烟道气组分的因素包括:焦炉生产工艺、炉型、加热燃料种类、焦炉操作制度、炼焦原料煤有机硫含量、焦炉窜漏等。

2)与电厂320℃~400℃烟气温度相比,焦炉烟道气温度相对较低,为180℃~300℃,多数在200℃~230℃。如果采用高炉煤气加热焦炉,则烟道废气温度会更低(一般低于200℃)。

3)焦炉烟道气中SO2含量范围广:60mg/m3~800mg/m3;NOx含量差别大:400mg/m3~1200mg/m3;含水量大不相同:5%~17.5%。

4)焦炉烟道气组分随焦炉液压交换机的操作呈周期性波动,烟气中SO2、NOx、氧含量的波峰和波谷差值较大。

5)焦炉烟囱必须始终处于热备状态。为保证烟气净化设备在突发情况下焦炉的正常生产且不产生严重的环境污染,与电厂烟气相比,焦炉烟囱必须始终处于热备状态,经过脱硫脱硝后的烟道气温度必须高于烟气露点温度,且烟气温度不得低于130℃才可直接回到原烟囱,否则,焦炉烟道废气需经过加热才可回到原烟囱;对于温度较低或含水量较高的烟气,由于焦炉烟囱没有采取防腐措施只能排放至大气。

6)焦炉烟道气组分复杂多变,含有硫化氢、一氧化碳、甲烷、焦油等。

7)SO2含量对低温脱硝的影响。在SCR催化剂的作用下,焦炉烟气中部分SO2会被转化为SO3。在180℃~230℃区间内,氨气与SO3反应极易生成硫酸氢铵。硫酸氢铵极易潮解,熔点温度为147℃,沸点为350℃。该物质非常黏稠且难以清除,粘附在催化剂表面,会严重影响催化剂使用效率。

2焦炉烟道气脱硫脱硝控制技术

目前,在国内外焦化领域,针对焦炉烟气的脱硫脱硝技术尚处于研发阶段,主要借鉴于工业化应用最广泛的为电厂烟气脱硫技术及电厂烟气脱硝技术及烧结烟气的脱硫技术,焦炉烟气的净化应在控制烟道气源头前提下,再确定下步的技术路线。

2.1NOx燃烧中控制技术

利用改善焦炉加热制度控制焦炉温度、以及使用废气循环结合焦炉分段加热技术、改善焦炉炉体结构等,可以控制NOx在焦炉烟道气中的含量。

2.2控制SO2燃烧之前的工艺技术

在焦化厂煤气净化过程中,经常通过控制焦煤含硫量、采用脱硫工艺对焦炉煤气进行脱硫,以此降低H2S在焦炉煤气中的含量;或使用高炉煤气做燃料降低SO2含量。

2.3燃烧后SO2和NOx的净化技术

如果在采用燃烧前控制技术后排放气体中SO2和NOx的含量仍存超过了国家的标准,则必须使用燃烧后净化技术。

现有烟气脱硫技术大致包括湿法脱硫、半干法脱硫和干法脱硫。湿法烟气脱硫技术是目前烟气脱硫的主要技术,主要有石灰石∕石灰-石膏法、双碱法、氨法等。半干法脱硫技术主要有旋转喷雾干燥法、循环流化床等。近年活性炭脱硫脱硝一体化技术、专用脱硫剂等干法脱硫技术在烧结烟气处理及电厂烟气处理装置上也得到较多应用。

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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