焦化企業焦爐煙氣非總烴排放針對性末端治理技術

焦爐爐牆的串漏導致焦爐煙氣中非總烴的含量上升，非總烴作爲光化學煙霧的前體物造成的環境大氣的污染危害已經越來越受到人們的重視，脫除焦爐煙氣中的非總烴勢在必行。焦化生產中注重源頭控制是控制非總烴排放的基礎，可行的有針對性的末端治理技術纔是控制非總烴排放的根本！

非總烴（NMHC）是指除以外的所有可揮發的碳 化合物。由於其有着較大的光化學活性，在日照紫外線的作用下能夠形成光化學化劑和氣溶膠粒子，是光化學煙霧的前體物，除直接對人體健康有害外，還對環境大氣污染和動植物以及建築材料造成的危害。

焦爐煙氣中的非總烴是由於焦爐爐牆的串漏引起的。處於下降氣流的燃燒室由於壓力降低，炭化室內的荒順勢通過串漏的爐牆進入燃燒室，蓄熱室沒能進一步消除的有機氣體堂而皇之的跟隨煙氣進入總煙道，從而增加了焦爐外排煙氣中非總烴的濃度。

人民對美好生活的追求以及日益嚴苛的環保排放的形勢下，焦化企業焦爐煙氣脫除非總烴也提上了議事日程！焦化作爲鋼鐵生產過程中污染嚴重的工藝環節之一，焦爐煙氣的治理已經成爲鋼鐵企業環保達標的重中之重。修訂的GB 16171《煉焦化學工業污染物排放標準》中限定焦爐煙囪出口處濃度應＜30mg/m3，化物濃度＜150 mg/m3。然而，對於國內焦爐煙 放控制，如僅僅通過源頭減排和過程控制兩方面着手，仍不能滿足國家特別排放限值的要求，必須額外加裝末端治理設施。

脫硫脫硝工藝的選擇

目前國內外主流的焦爐煙氣的脫硫脫硝方案主要分爲三種，即SDA脫硫+除塵+SCR 脫硝+煙氣回原煙囪，SCR脫硝+SDA脫硫+除塵+煙氣回原煙囪，SCR脫硝+法脫硫+煙氣回原煙囪等。三種主流脫硫脫硝方案的優缺點見表。考慮到焦爐的穩定生產、脫硫脫硝工藝的穩定性，以及某鋼廠的建設實際情況，終採用工藝路線爲SDA脫硫+除塵+ SCR脫硝+煙氣回原煙囪。

主流脫硫脫硝方案優缺點對比

 

 

SDA 脫硫及低溫 SCR工藝介紹

工藝原理
旋轉噴霧半乾法( SDA)脫硫是利用機械或氣流的力量將脫硫劑分散成～50 μm的霧狀液滴，霧狀液滴與煙氣間的接觸表面積較大，在氣液兩相間發生快速的傳熱傳質和化學反應，從而實現脫硫的方法。爲減小煙氣脫硫過程的溫降，本項目中採用Na2CO3溶液作爲脫硫劑，而不是傳統的Ca(OH)2溶液。焦爐煙氣經脫硫塔上部的分配器進入脫硫塔體，煙氣中的SO2與塔頂中心的旋轉噴出的Na2CO3溶液發生反應如下
Na2CO3 + SO2 →  Na2SO3 + CO2 ( 1)
 Na2SO3 + H2O + SO2→2NaHSO3 ( 2)
同時煙氣中含有的SO3等酸性氣體也會同時被吸收劑吸收，發生如下反應:
Na2SO3 + SO3�堋�  Na2SO4 + SO2 ( 3)
因此，脫硫塔的固體產物主要包括或中間品及少量等。
脫硫除塵後的煙氣隨後進入選擇性催化還原 ( SCR) 脫硝系統。煙氣中的 NOx與噴入的作爲還原劑的在催化劑(低溫型，成分以TiO2 /V2O5爲主，WO3和MoO3爲輔)的作用下，發生反應如下:
4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O ( 4)
4 + 2NH3 + O2 → 3N2 + 6H2O ( 5)
因脫硝過程的煙氣已經過脫硫除塵處理，如下的副反應發生程度很小:
2SO2 + O2 → 2SO3 ( 6)
NH3 + SO3 + H2O → NH4HSO4 ( 7)
脫硝後的淨煙氣再通過煙氣換熱器( GGH)換熱，終回到焦爐煙囪達標排放。

系統工藝流程
某焦爐的脫硫脫硝系統工藝流程如圖1 所示，主要可分爲脫硫除塵系統、脫硝系統、公輔設施系統三大部分。

 

脫硫除塵系統

脫硫系統採用的旋轉噴霧乾燥脫硫技術，包括脫硫塔及布袋除塵器主體，脫硫劑漿液製備及輸送子系統，迴圈灰製漿子系統，脫硫灰輸送外排子系統等。
脫硫劑漿液製備及輸送子系統中，蘇打原料稱重後在溶解罐中定量加水配製成15%～25%濃度的Na2CO3溶液作爲脫硫劑，經供液罐後定量泵入置於脫硫塔頂部的漿液頂罐，頂罐內Na2CO3溶液自流入脫硫塔頂部，霧化噴入脫硫塔與煙氣中的SOx發生反應。
脫硫過程的部分固體產物從脫硫塔底部卸出進入脫硫灰倉，部分細顆粒物隨煙氣攜帶進入布袋除塵器中濾袋過濾，此部分經反吹後也收集至脫硫灰倉。如脫硫灰中 Na2CO3未反應完全的程度較大，可通過迴圈灰製漿系統迴圈利用，以提高脫硫劑的利用率。脫硫灰倉中收集的脫硫灰經稱量螺旋輸送機送入脫硫灰解罐和脫硫灰漿罐製漿後，由迴圈灰漿液泵定量送入置於脫硫塔頂部的漿液頂罐與Na2CO3溶液混合，頂罐內混合漿液根據煙氣溫度和SOx濃度自動調節送入脫硫塔的漿液量。如脫硫灰反應較完全，可通過輸送外運子系統另行收集外運或綜合利用處理。

脫硝系統
脫硝系統主要由煙氣換熱器、熱風爐加熱混合子系統、劑製備及噴射子系統、SCR 反應器等組成。爲確保煙氣溫度能達到SCR反應的溫度窗口，且獲得適當高的煙溫以提高脫硝效率，脫硫除塵後的150～160 ℃煙氣先進入煙氣換熱器( GGH)升溫至220～230 ℃，在煙道噴前配有額外的熱風爐加熱混合子系統，混合適量熱風可將煙氣進一步升溫至 240～250 ℃。熱風爐燃料爲鋼鐵企業自有的焦爐和高爐等低熱值氣體燃料。
劑製備及噴射子系統、SCR反應器聯立的煙道中採用了優化設計的導流板均布技術，可確保與煙氣充分混合均勻。核心SCR催化劑爲低溫型催化劑，適宜的脫硝溫度窗口爲200～300 ℃。脫硝反應器配有聲波吹灰器，定期吹掃催化劑，保證脫硝效率延長催化劑使用壽命。煙氣經過多層催化劑淨化後再次經過煙氣換熱器( GGH) ，從~230 ℃ 降低至 160 ℃，終經引風機送至焦爐煙囪底部。

公輔設施系統
本項目的公輔設施包括:給排水系統、、 供電系統、儀表 儀錶及自動化控制系統等。
1) 給排水系統：主要用於脫硫製漿用水、脫硝 劑配製用水、沖洗水、冷卻水等。2) ：主要用於氣動閥門用 氣、布袋除塵器清灰、劑噴射用等。3) 供配電系統：其中風機、等 需採用高壓供電，此外的大多設備爲380，220 V 的低 壓供電即可。
4) 儀表 儀錶及自動化控制系統：採用PLC 控制系統 實現焦爐煙氣脫硫脫硝過程的監測和控制調節。

某焦爐煙氣採用的SDA脫硫及低溫SCR脫硝工藝及裝置能有效保證SO2、NOx、顆粒物等污染物排放達到國家排放標準。整個脫硫脫硝系統適應能力強,自動化程度高，能在較大負荷差異、煙氣濃度波動大的情境下穩定運行。

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