本文现摘编部分重点焦化企业和研究设计单位在会议上的交流内容,以供相关焦化企业选择适用本企业的焦炉烟气治理技术参考、借鉴,更好的了解焦炉烟气治理的相关技术。
唐山达丰焦化有限公司:焦炉烟道废气干法脱硫技术
唐山达丰焦化有限公司建设有年产65万t、2×50孔、炭化室高度4.3m的捣固焦炉(一期)和年产110万t、2×55孔、炭化室高度5.5m的捣固焦炉(二期),合计生产能力175万t/a。达丰焦炉烟道废气干法脱硫技术为引进比利时钠基干法脱硫技术。其中一期项目(65万t/a)采用“余热回收+ 干法脱硫+ 除尘+SCR脱硝”工艺技术路线,采用国产脱硫设备、脱硫剂和国产磨机;二期项目(110万t/a)采用“SCR脱硝+余热回收+干法脱硫+除尘”(前脱硝)工艺技术路线,采用进口国产脱硫剂和国产磨机。项目总投资5000万元,于2016年12月开工,2017年6月投入使用。
从运行效果看,两套装置的脱硫效率基本上可以达到焦化行业特别排放标准,但脱硝效率较低,特别是二期前脱硝装置难以做到特排限值。单从脱硫效果本身看,二期前脱硝装置的效果更好,通过精细化管理,SO2的排放指标基本上可达到京津冀地区的超低排放标准。从运行费用看,一期项目吨焦运行费用为10.64元,二期项目吨焦运行费用为8.93元,但二期项目由于出口氮氧化物较高,面临超低排放改造。
采用“余热锅炉+干法脱硫+ 除尘+低温脱硝”特点:
一是装置投入使用后,不影响焦炉的安全生产;净化后的烟气返回原焦炉烟囱,使其始终在热态运行,满足焦炉生产所需的吸力;
二是装置操作弹性强,污染物可以稳定达到《炼焦化学工业污染物排放标准》对大气染物的特别排放限值标准;
三是采用干法脱硫,没有湿法脱硫带来的“气溶胶”产生的次生大气污染问题;四是脱硝反应在“脱硫+除尘”完成之后进行,已将烟气中对脱硝催化剂有影响的杂质(焦油、多铵盐、粉尘颗粒物等)脱除,延长脱硝催化剂的使用寿命,减少频繁再生导致的开工率低下的问题。
焦炉烟道废气干法脱硫存在的问题:脱硫生成的后产物Na2SO4需要寻求合作单位无害化处置;脱硫后的烟气需要通过耐高温的覆膜布袋过滤,而国产布袋耐温性能低,使用寿命较短(3~6个月);国产的脱硫剂和研磨设备质量不过关,研磨过程发热导致设备堵塞等问题亟待解决;设计能力不足,难以满足焦炉夏季满负荷生产需要。
首钢京唐西山焦化有限责任公司:低温SCR脱硝+氨法脱硫+烟气再热技术
首钢京唐西山焦化有限责任公司共有4×70孔炭化室高7.63m焦炉,设计焦炭产量420万t/a。该公司投资11230万元,建设两套焦炉烟道气脱硫脱硝设施。工程从2016年12 月开始施工,于2017年7月底顺利投产。
在综合考虑半干法、活性焦法等工艺后,该公司认为半干法产生的二次固废不易消纳处理;活性焦后续配套的解析制酸工艺流程长、占地大,制酸系统容易腐蚀,设备运行维护工作量大;而氨法脱硫产生的硫铵副产物可以进入化产系统,综合考虑后,选择“SCR脱硝+ 氨法脱硫+烟气再热”的工艺路线。
项目运行后,污染物排放达到《炼焦化学工业污染物排放标准》中大气污染物特别排放限值要求,即SO2 质量浓度由70 mg/m3~250 mg/m3 降至30 mg/m3、NOx质量浓度由130mg/m3~500mg/m3 降至150mg/m3。运行成本为吨焦13.32元(含设备折旧)。该技术的工艺特点:一是脱除效果好,NOx及SO2去除率≥85%;二是与现有工艺紧密结合,脱硫液进入化产硫铵系统,副产品为硫酸铵,无其他次生固废;三是采用回转式烟气再热器,利用热烟气对冷烟气进行加热,无需额外热源能耗。
该技术存在问题及改进措施:
一是脱硫塔下段塔盘堵塞,由于脱硫塔下段喷洒管喷淋区域覆盖面积小,造成部分烟气喷淋不到,导致下段塔盘上硫铵结晶堵塞,经过对喷洒管进行延长改造后,消除了此问题。
二是目前脱硫塔出口烟气经再热器换热后,可以满足4月份至10月份期间没有白烟;建议对氨法脱硫项目配置湿电除尘,进一步捕集水汽和气溶胶,提高消白效果。
孝义市鹏飞实业有限公司:移动床干法脱硫+SCR法低温脱硝+余热回收一体化技术
孝义市鹏飞实业有限公司鹏飞焦化厂拥有4座6.25m焦炉,焦炉产能共计250万t/a。每两座焦炉一组共用一座烟囱,配一套脱硫脱硝+ 余热回收利用装置。装置运行数据表明,脱硫后SO2质量浓度均值为8.41mg/m3,脱硝后NOx质量浓度均值为128.55mg/m3,装置出口氨逃逸小于5×10-6,颗粒物质量浓度小于15mg/m3。
该工艺具有以下技术特点:
一是先脱硫后脱硝,去除烟道气中的SO2,降低在低温工况下SO2转化为SO3的转化率,有利于减少SO3对脱硝催化剂影响,延长催化剂寿命;
二是采用移动床干法脱硫技术,脱硫工艺简单,且温降很小,有利于保证脱硝需要的温度和热能的回收;
三是按一定配比制备的脱硫剂,除可提高脱硫效率外,还具有除尘功能,即脱硫塔兼具除尘装置功能,不必另外设置除尘装置;
四是烟气净化后进余热回收装置,最大程度减少锅炉腐蚀,延长锅炉寿命;
五是1万m3烟气可产蒸汽0.5 t,提高装置的经济性;
六是采用CFD模拟,对喷氨系统进行设计,最大限度降低氨逃逸;
七是排烟温度高,无白烟,烟气处理后回原烟囱,始终处在热备状态,烟囱不需要进行内防腐;
八是为全干法技术,无废水,脱硫后的脱硫剂已回收至脱硫剂制备装置作为原料利用,还可应用于蒸压砖、道路基层材料等领域,SCR 催化剂由厂家回收;
九是运行成本低,吨焦处理成本仅4.77元。
但该技术脱硫剂填装过程劳动强度大,需要3人协同操作;另外,氨水蒸发使用蒸汽,耗能较大,对此可以采用烟气余温余热替代蒸汽。
宝钢焦化:SDA 脱硫+SCR 脱硝技术
宝钢较早探索烟气净化技术。2012年底开始,宝钢炼铁厂焦化分厂就通过行业协会、互联网、文献等不同渠道,了解烟气脱硫脱硝技术,并与催化剂生产商、设计单位、已投运烟气脱硫脱硝的电厂等单位联络,开展了广泛的技术交流。经过分析焦炉烟气中NOx、SO2生成机理及排放实绩,总结焦炉烟气及炼焦生产的十余项特点,调研国内外烟气脱硫、脱硝技术,充分论证各工艺技术方案,优选出SDA脱硫+SCR脱硝的焦炉烟气治理方案。
该技术采用旋转喷雾干燥法(SDA法)烟气脱硫,脱硫剂为Na2CO3 溶液,脱硫后烟气经布袋除尘收集颗粒物,脱硫剂循环利用。脱硫后烟气升温喷氨,在脱硝催化剂的作用下脱硝。该方案的优点是脱硫脱硝一体化,SDA 脱硫技术成熟,脱硫效率高,先脱硫便于实现低温脱硝。缺点是脱硫烟温降低10℃,需要补热,才能适应脱硝催化剂。
宝山基地焦炉烟气净化项目于2016年10月投运,运行稳定,2018年上半年主要排放实绩为:NOx质量浓度76.3mg/m3~76.9mg/m3,SO2质量浓度14.3mg/m3~15.8mg/m3,颗粒物质量浓度2.08mg/m3~4.81mg/m3。
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