朱百成，張平存，孫勇成，趙紅超，谷毅

(河鋼集團(tuán)唐鋼公司，河北唐山063000)

摘要: 大容積焦?fàn)t煙道廢氣的溫度和流量直接影響其脫硫脫硝的效率和方案的選擇。論述了目前焦化脫硫脫硝存在問題以及各種工藝方案的優(yōu)劣，找到了適合大容積焦?fàn)t煙道廢氣脫硫脫硝的較佳方案。

關(guān)鍵詞: 溫度; 焦?fàn)t; 脫硫脫硝; 工藝

1 引言

焦?fàn)t煙道廢氣中含有SO₂和NO_X，這兩種物質(zhì)排放到大氣中會影響空氣質(zhì)量。為滿足大氣污染物特殊排放限值要求，需對煙道廢氣進(jìn)行脫硫脫硝處理，目前國內(nèi)焦化行業(yè)脫硫脫硝有諸多方案，但應(yīng)用爐型、脫除效果不盡相同。研究適合大容積焦?fàn)t煙道廢氣脫硫脫硝工藝，已成為企業(yè)重要而且必須研究的課題之一。

2 現(xiàn)有脫硫脫硝工藝優(yōu)缺點(diǎn)與存在問題

2．1 國內(nèi)外焦?fàn)t煙氣脫硫工藝優(yōu)缺點(diǎn)與存在問題

焦?fàn)t煙氣脫硫有濕法脫硫、干法脫硫。濕法脫硫包括石灰石－石膏法、雙堿法、鎂法。石灰石－石膏法脫硫設(shè)置吸收塔，利用石灰石或者石灰漿溶液作為吸收劑，吸收煙氣中的SO₂，生成亞硫酸鈣和硫酸鈣，脫硫液循環(huán)使用，當(dāng)總濃度超過15%時，進(jìn)行石膏渣處理。此法運(yùn)行較穩(wěn)定，脫硫劑成本較低，但與硫酸鈣產(chǎn)生的脫硫副產(chǎn)品無法利用，而且需要水量比較大，占地面積多，初始投資也大。雙堿法脫硫也設(shè)置吸收塔，脫硫劑是石灰溶液與NaOH 組合或者碳酸鈉NaOH 組合。利用液相吸收可以防止阻垢現(xiàn)象，但副產(chǎn)物難再生，降低了產(chǎn)品質(zhì)量，而且產(chǎn)生的廢水不易處理，強(qiáng)堿對設(shè)備的腐蝕問題存在。鎂法脫硫是利用氫氧化鎂為吸收劑，此法吸收效率高，設(shè)備簡單投資少，但循環(huán)應(yīng)用問題未解決。干法脫硫包括NaOH 噴霧干燥法、移動床法、活性焦法和羅氏干法。NaOH 噴霧干燥法是利用NaOH 與SO₂反應(yīng)后，形成的霧滴經(jīng)過高溫蒸發(fā)變成顆粒。此法可以吸收焦油等黏性物質(zhì)，副產(chǎn)物市場廣、廢水少，但脫硫效率較低。移動床法、活性焦法和羅氏干法脫硫的工藝成熟度有待進(jìn)一步驗證。干法脫硫設(shè)置半干式反應(yīng)塔，配石灰溶液并設(shè)置除塵器，此法工藝設(shè)備簡單，設(shè)備腐蝕較少，但吸收率較低，脫硫劑的濃度不易控制。

2．2 國內(nèi)外焦?fàn)t煙氣脫硝工藝優(yōu)缺點(diǎn)與存在問題

焦?fàn)t煙氣脫硝包括干法、濕法、高能電子束治理方法和生物處理法。干法脫硝有低溫SCR 煙氣脫硝、高溫SCR 法脫硝、選擇催化還原( SCR) 法、羅氏無氨脫硝、活性焦法。低溫SCR 法脫硝采用氨水或NH3、尿素做還原劑，選用蜂窩或板式催化劑，此法脫硝效率不易控制，壽命較短。高溫SCR 法脫硝催化劑為釩鈦系，還原劑也為NHx 基，但要求噴入溫度較高，適宜溫度為300 ～ 400 ℃，此法投資低，但脫硝溫度往往不能滿足要求而且氨泄漏量大。選擇催化還原( SCR) 法利用錳基催化劑，適宜溫度180 ～300 ℃，脫硝效率較穩(wěn)定，但投資較高。羅氏無氨脫硝工藝成熟度有待驗證?；钚越狗ù呋瘎┙馕龆雀?，但催化溫度低，脫硝效率不易控制。濕法脫硝是用酸、堿吸收方法或氧化劑將NOx 溶解，此法工藝簡單、投資較少，但能耗比較高，容易二次污染，例如臭氧逃逸，而且脫硝效率也不易控制。高能電子束治理方法是利用產(chǎn)生高能電子束，通過電離氧化除硝，在日本、德國、美國和波蘭的示范運(yùn)行，此法設(shè)備復(fù)雜、昂貴，X 射線的屏蔽需考慮。生物處理法是用微生物的活動轉(zhuǎn)化NOx，此法設(shè)備投入少，但微生物生長速度慢，而且容易發(fā)生堵塔。

3 大容積焦?fàn)t煙道脫硫脫硝設(shè)計與改造方案

焦?fàn)t煙道廢氣溫度在200 ℃左右，選用Na₂CO₃干法煙氣脫硫+低溫SCR 選擇性催化還原脫硝除塵方案。設(shè)置脫硫塔和除塵脫硝一體化裝置。煙氣在脫硫塔內(nèi)與被霧化的碳酸鈉霧滴充分接觸反應(yīng)。煙氣在除塵脫硝裝置內(nèi)先經(jīng)布袋除塵，除塵后的煙氣與噴氨裝置加入的還原劑( 氨氣) 充分混合?；旌虾蟮臒煔膺M(jìn)入脫硝催化劑層，在催化劑作用下發(fā)生脫硝反應(yīng)，脫除NOx。工藝方案如圖1 所示。

4 大容積焦?fàn)t煙道脫硫脫硝設(shè)計與實施過程

4．1 脫硫系統(tǒng)設(shè)計實施

脫硫系統(tǒng)設(shè)有脫硫塔、旋轉(zhuǎn)霧化器、脫硫劑制備系統(tǒng)以及脫硫產(chǎn)物輸送系統(tǒng)。關(guān)鍵控制點(diǎn)是霧化器將碳酸鈉溶液霧化成50μm 的霧滴，增大了與SO₂接觸的比表面積，給料分配調(diào)節(jié)范圍較寬，可視情況調(diào)節(jié)噴霧能力。設(shè)置反沖洗系統(tǒng)，通過軸振動監(jiān)測霧化器噴嘴被雜質(zhì)堵塞情況，決定反沖洗是否運(yùn)行。

4．2 脫硝系統(tǒng)設(shè)計實施

脫硝系統(tǒng)包括除塵脫硝一體化裝置、氨氣分配器、熱風(fēng)爐等。除塵脫硝一體化裝置包括兩段，上段脫硝，下段除塵。除塵后的煙氣與氨氣分配器加入的氨氣充分混合，然后進(jìn)入脫硝SCR 催化劑層，每個模塊單元的煙氣進(jìn)口設(shè)有閥門，可分單元進(jìn)行催化劑更換、再生或者檢修。熱風(fēng)爐使用焦?fàn)t煤氣加熱，按照空氣過剩系數(shù)1．2 計算，焦?fàn)t煤氣與配入空氣量采取1: 6．01 比例燃燒加熱熱風(fēng)爐，對脫硫除塵后的焦?fàn)t煙氣加熱，以保證催化劑的工作溫度。

4．3 脫硝系統(tǒng)壓力平衡設(shè)計實施

為保證系統(tǒng)壓力平衡，設(shè)有引風(fēng)機(jī)，滿足不同焦?fàn)t生產(chǎn)工況下的煙氣負(fù)荷。兩座焦?fàn)t煙道引風(fēng)口后增設(shè)煙道閘板。脫硫脫硝系統(tǒng)正常運(yùn)行時，閘板閥關(guān)閉，隔斷總煙道和焦?fàn)t煙囪，煙氣脫硫脫硝后，再送至總煙道中，進(jìn)入煙囪; 當(dāng)焦?fàn)t煙道氣凈化系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，打開該閘板，焦?fàn)t產(chǎn)生的燃燒廢氣直接通過煙囪排放。系統(tǒng)壓力控制: 引風(fēng)機(jī)通過變頻調(diào)速來調(diào)節(jié)系統(tǒng)總壓力和流量，滿足焦?fàn)t總分煙道吸力要求，煙道閘板前后吸力保持穩(wěn)定，當(dāng)發(fā)生引風(fēng)機(jī)停機(jī)狀態(tài)50 s 后，若總煙道的兩個閘板閥未能打開且焦?fàn)t一側(cè)分煙道吸力不能滿足要求時，焦?fàn)t停止加熱。

5 結(jié)語

Na₂CO₃干法煙氣脫硫工藝避免了濕法脫硫?qū)υO(shè)備腐蝕問題，解決了脫硫劑循環(huán)應(yīng)用的問題，減少了二次污染。低溫SCR 選擇性催化還原脫硝除塵工藝滿足了大焦?fàn)t煙道廢氣溫度低的特性，同時控制了煙氣中的粉塵。采用先脫硫再除塵最后脫硝的工藝有利于催化劑的活性。