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          焦炉烟气脱硫脱硝除尘技术的应用

          发表时间:2020-01-16 10:05??来源:本站

           

          本文介绍了SCR脱硝+余热回收+半干法脱硫+除尘技术的工艺原理和工艺流程。运行结果表明,该工艺装置运行连续稳定,工艺指标先进,烟气处理效果好,焦炉烟气排放超低。

           

           
          序言
           

           

          在焦化工业中,焦炉煤气燃烧时,会产生大量的空气污染物,包括二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)和烟尘。这些污染物将通过焦炉烟囱以有组织的高架点源源源不断地排入大气,造成严重的环境污染,特别是二氧化硫、氮氧化物等有害气体,不仅会形成酸雨,还会破坏臭氧层,但同时也是PM2.5的主要气态物质,严重危害人体健康。

           

          鉴于此,国家于2012年6月颁布了《焦化工业污染物排放标准》(GB16171-2012),明确规定了焦化企业2015年1月1日后焦炉烟气中污染物的排放限值和特殊限量,在一些方面提出了更严格的要求。以临汾市为例,《临汾市2018年大气污染防治行动计划》明确要求:焦化行业逐步实施大气污染物专项排放限值改造,50%的焦化企业完成大气污染物2018年10月1日前,全市所有焦化企业将于2019年10月1日前完成大气污染物专项排放限值改造。

           

          在这种严峻的环保形势下,焦化公司建成了焦炉烟气脱硫脱硝及余热回收工艺装置。本工艺采用“SCR脱硝+余热回收+半干法脱硫”的工艺路线,保证出口NOx、SO2和颗粒物排放分别低于150、30和15mg/m3。

           

           
          1、工艺流程
           

          脱硫脱硝余热回收工艺流程图如图1所示。2×3×3×焦炉原地下烟气经脱硝预处理后分别引出并汇入脱硝系统。在脱硝反应器的上游设置氨喷射格栅,将氨气送至烟气中进行充分混合。烟气与氨气混合进入脱硝反应器。

           

          在催化剂作用下,进行还原反应生成N2和H2O,脱硝后烟气继续进入热管式余热锅炉进行热回收,产生的饱和低压蒸汽送至公司热力管网供居民冬季取暖。冷却后的烟气进入脱硫系统,采用半干法脱硫。脱硫后的烟气经除尘后通过引风机排至原烟囱,达到标准

           

           

          1.1 烟气脱硝系统

           

          该系统采用中低温SCR脱氮技术,以NH3为还原剂。脱硝原理是在一定的温度条件(中低温230℃~300℃)下,氨将氮氧化物还原为无害的氮和水,不产生二次污染。SCR脱硝化学反应见式(1)-式(5)

           

          4NO+4NH3+O2——4N2+6H2O(主反应)(1)

           

          6NO2+8NH3——7N2+12H2O (2)

           

          6NO+4NH3——5N2+6H2O (3)

           

          NO+NO2+2NH3——2N2+3H2O (4)

           

          2NO2+4NH3+O2——3N2+6H2O (5)

           

          液氨站来的氨气和稀释风机来的空气在氨/空气混合器中充分混合,与焦炉烟气一起进入SCR脱硝反应器。反应器中的混合烟气垂直向下流动。反应器入口设有气流分配装置和整流装置,保证混合烟气流场均匀;反应器设有专用中低温催化剂,催化剂活性温度为230℃~300℃,该催化剂可满足烟气量最大时脱氮效率可达87.5%以上,SO2/SO3转化率控制在1%以内的要求。

           

          此外,催化剂采用“2+1”方式布置,具有较高的化学稳定性、热稳定性和机械稳定性,保证了SCR脱硝反应器出口氨逸出量不大于10×10-6。SCR脱硝反应器适用于焦炉50%-100%工况的任何负荷运行。

           

          1.2余热回收系统

           

          余热锅炉垂直布置,脱硝系统处理后的烟气垂直进入锅炉蒸发器和省煤器,再进入后续脱硫系统。来自空气供给的除氧水进入省煤器,省煤器预热后送入汽包。汽包内的蒸汽和水通过上升管和回流管参与蒸发器换热面的吸热循环,产生0.8MPa的饱和蒸汽,经气液分离后输出,送入蒸汽管网。汽包、蒸发器、省煤器设有排污口,定期清除内部残余污垢和水垢。

           

          锅炉系统有两个安全阀。当系统超压为0.85mpa时,安全阀将自动依次卸压,保证锅炉系统的安全。当系统压力恢复正常时,安全阀将返回阀座。

           

          1.3脱硫除尘系统

           

          烟气从底部进入脱硫塔,与再生灰和添加的碳酸钠溶液反应。烟气中的SO2等酸性物质脱除后,烟气到达脱硫塔顶。供应的碳酸钠通过真空给料机送至碳酸钠粉仓,碳酸钠粉通过粉仓底部的星形卸料阀送至碳酸钠溶液仓,并在溶液箱中用水搅拌制备一定浓度的碳酸钠溶液。

           

          采用多级离心泵将碳酸钠溶液泵入脱硫反应器,通过调节溶液输送管道上的调节阀,改变碳酸钠溶液进入脱硫塔的量,达到最佳的雾化效果。反应后的烟气以混合物的形式从脱硫塔顶出来,进入袋式除尘器。气体和固体在袋式过滤器中分离。分离出的固体大部分通过螺旋输送机送回脱硫塔继续脱硫,少数通过螺旋输送机出口的分配阀送入灰仓。

           

          灰仓内物料达到一定高度后,由散料输送机通过运输车送出,袋式除尘器出口烟气含尘量降至<15mg/m3,除尘后的烟气经引风机送至原烟囱。净化后的烟气排放温度在140℃以上,不会在烟囱周围产生烟囱雨,可避免烟气温度低于酸露点引起的烟囱腐蚀。

           

          脱硫塔内,碳酸钠浆液与脱硫塔内烟气接触,快速完成SO2吸收反应,低温下SO2去除率很高。由于喷入塔内的碳酸钠浆液是一个小液滴,脱硫反应后的脱硫产物也是非常细小的颗粒,而且反应是同时完成的,即快速干燥。碳酸钠转化为亚硫酸钠和硫酸钠的反应方程式如式(6)-式(7)所示:

           

          SO2+Na2CO3→Na2SO3+CO2(6)

           

          2Na2SO3+O2→2Na2SO4(7)

           

           
          2、技术特性
           

           

          (1) 焦炉烟气原温度直接用于脱硝,最大限度地保证脱硝温度在较高的温度范围内,避免了加热烟气产生的能耗。烟气经SCR反应器后,温度损失为5℃~10℃,不影响后续余热回收系统的运行,满足热能回收的要求;

          (2)余热回收系统可对焦炉尾气显热进行高效回收利用,根据温度梯度逐步实现热量利用,符合国家对企业环保节能的要求;(3)脱硫系统脱硫效率高。

           

           
          3、工艺操作指标
           

           

          截至2019年2月,该机组已运行半年多,取得良好效果。焦炉烟气中NOx、SO2、粉尘等各种污染物的质量浓度符合《焦化化工污染物排放标准》规定的排放限值。脱硫脱硝除尘工艺性能参数见表1。

           

           

           

          后记
           

           

          焦炉烟气脱硫脱硝及余热回收工艺流程设计简单,布局合理,占地面积小,能耗低,余热回收充分,运行成本低,烟气处理效果好,有效提高企业的环境管理水平和治理能力。该技术的成功应用,为焦化行业相关企业焦炉烟气脱硫脱硝技术选择提供了经验。

           

          广州十一选五