焦炉烟道气脱硫脱硝及余热回收利用一体化技术

1.2.2偏心型径向热管换热器目前焦炉烟道气的余热回收装置一般采用常规的轴向重力热管技术，虽然常规的轴向热管具有高效的超导体性能，极高换热效率，优良的等温、恒温性，优良的单向热传递特性，良好的环境适应性，避免了露点腐蚀等优点，但同时也存在着换热器设备结构复杂，整体设备庞大，容易爆管，减少整体制造成本等不足之处。

中钢热能研究院通过调研国内大型钢铁企业的焦炉烟道气余热回收的发展情况，针对以上轴向热管换热器的优缺点，在保证轴向热管换热器技术优点的前提下，解决轴向热管换热器的固有缺陷，研发设计了径向热管换热器。

中钢热能研究人员首次从理论上提出采用偏心径向热管换热器回收焦炉烟道气的余热，并通过工程实践进行验证。采用偏心径向热管换热器回收焦炉烟道气的余热，科学地设计径向热管偏心度，增加了热管工质的填充量，达到合理的工质状态，再次提高热管换热器的热效率，降低总体工程成本，大幅提高生产效率，使节能效率达到国际先进水平。径向热管换热器已经申请专利2项。

径向热管换热器技术有效解决了焦炉烟道气余热回收热管换热器结构复杂，吨蒸汽产量钢材耗用量大的问题;克服了轴向热管损坏后换热总面积的损失不可逆，换热效率大幅降低等问题。该技术在国内某焦化厂2座65孔4.3m焦炉上成功应用，关键设备运行稳定，蒸汽生产能力满足要求，炉底烟道风压控制良好，无气堵现象。

2.2.3烟气镁法脱硫湿法脱硫为目前使用范围最广的脱硫方法，根据脱硫的原料不同可分为石灰石/石灰法、氨法、钠碱法、钠钙双碱法、金属氧化物法、碱性硫酸铝法，其中石灰石/石灰法、钠碱法、钠钙双碱法、金属氧化物法比较普遍。

镁法烟气脱硫反应方程式如下:

镁法脱硫优点

(1)技术成熟

氧化镁脱硫技术是一种成熟度仅次于钙法的脱硫工艺，氧化镁脱硫工艺在世界各地都有非常多的应用业绩，其中在日本已经应用了100多个项目，台湾的电站95%是用氧化镁法。另外，在美国、德国等地都已经应用，并且目前在我国部分地区已经有了应用业绩。

(2)原料来源充足

在我国氧化镁的储量十分可观，目前已探明的氧化镁储藏量约为160亿t，占全世界的80%左右。其资源主要分布在辽宁、山东、四川、河北等省，其中辽宁占总量的84.7%。

(3)脱硫效率高

在化学反应活性方面氧化镁要远远大于钙基脱硫剂，并且由于氧化镁的分子量较碳酸钙和氧化钙都比较小，因此其它条件相同的情况下氧化镁的脱硫效率要高于钙法的脱硫效率。一般情况下氧化镁的脱硫效率可达到95%～98%，而石灰石/石膏法的脱硫效率仅在90%～95%左右。

(4)投资费用少

由于氧化镁作为脱硫剂具有其独特的优越性，因此在吸收塔的结构设计、循环浆液量的大小、系统的整体规模、设备的功率都可以相应较小，这样一来，整个脱硫系统的投资费用可以降低10%～20%。

(5)运行费用低

决定脱硫系统运行费用的主要因素是脱硫剂和水电汽的消耗费用。氧化镁的价格比氧化钙的价格高一些，但是脱除同样的SO2氧化镁的用量是碳酸钙的40%;水电汽等动力消耗方面，液气比是一个十分重要的因素，它直接关系到整个系统的脱硫效率以及系统的运行费用。对石灰石石膏系统而言，液气比一般都在15L/m3以上，而氧化镁在5L/m3以下，这样氧化镁法脱硫工艺就能节省很大一部分费用。同时氧化镁法副产物的出售又能抵消很大一部分费用。

(6)运行可靠

镁法脱硫相对于钙法的最大优势是系统不会发生设备结垢堵塞问题，能保证整个脱硫系统安全有效的运行，同时镁法pH值控制在6.0～6.5之间，在这种条件下设备腐蚀问题也得到了一定程度的解决。总的来说，镁法脱硫在实际工程中的安全性能拥有非常有力的保证。

(7)综合效益高

由于镁法脱硫的反应产物是亚硫酸镁和硫酸镁，综合利用价值很高。一方面可以进行强制氧化全部生成硫酸镁，然后再经过浓缩、提纯生成七水硫酸镁进行出售，另一方面也可以直接煅烧生成纯度较高二氧化硫气体来制硫酸。

(8)无二次污染

常见的湿法脱硫工艺里面，不可避免的存在着二次污染的问题。对于氧化镁脱硫技术而言，后续处理较为完善，既可以浓缩结晶七水合硫酸镁晶体，又可对氧化镁进行再生，回收SO2生产稀硫酸，解决了二次污染的问题。

3结论

(1)新型的脱硝催化剂具有超高的脱硝效率、超大的操作空速、极低的催化剂床层阻力降;模块化设计，最大限度地规避了未来工程化放大问题，利于实现工程放大。

(2)自主研发的径向热管式余热锅炉，通过工程实验验证，具有降低设备整体制造的复杂性，进而降低设备成本，减少吨蒸汽产量的钢材耗用量，极大地提高了换热器的经济效益;克服了轴向热管损坏后换热总面积的损失。同时又极大程度保持了轴向热管换热器的所有优点。

(3)镁法烟气脱硫工艺具有吸收液循环系统简单、工艺操作稳定，维护简单，占地面积小，不需要排放废水，系统阻力小，脱硫效率高(≥95%)，启动与退出运行快速简便，副产品利用价值较高等优点。

(4)针对客户的不同要求，中钢集团鞍山热能研究院和中科院研究开发出焦炉烟道气脱硫脱硝及余热回收利用一体化解决方案。该方案能从根本上解决目前国内焦炉烟道气排放污染环境和余热未回收利用的问题，不仅具有显著的经济效益，还有巨大的社会效益。

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