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SDS干法脱硫及SCR中低温脱硝技术在焦炉烟气处置惩罚中的应用

本文摘要:摘要:针对焦炉烟气对情况造成污染的情况,论述了SDS干法脱硫与中低温SCR脱硝除尘联合的技术原理、实际应用与优缺点,并在某实际项目中探究了焦炉烟气的去除效果.效果讲明,在实际运行中接纳SDS+SCR工艺处置惩罚后,焦炉烟气能够满足特别排放要求,即SO2排放浓度≤15 mg/m3,NOx排放浓度≤50 mg/m3,颗粒物排放浓度≤10 mg/m3.该项目投运后所发生的废弃物主要身分为Na2SO4,可将其接纳使用作为水泥添加料.该技术乐成应用后,已迅速推广到其他焦炉烟气脱硫脱硝

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摘要:针对焦炉烟气对情况造成污染的情况,论述了SDS干法脱硫与中低温SCR脱硝除尘联合的技术原理、实际应用与优缺点,并在某实际项目中探究了焦炉烟气的去除效果.效果讲明,在实际运行中接纳SDS+SCR工艺处置惩罚后,焦炉烟气能够满足特别排放要求,即SO2排放浓度≤15 mg/m3,NOx排放浓度≤50 mg/m3,颗粒物排放浓度≤10 mg/m3.该项目投运后所发生的废弃物主要身分为Na2SO4,可将其接纳使用作为水泥添加料.该技术乐成应用后,已迅速推广到其他焦炉烟气脱硫脱硝项目中,并取得了较好的应用效果.0 前言随着环保排放要求越来越严格,企业治理污染的力度也不停加大,焦炉烟气的治理也越来越受到重视。焦炉生产历程中会发生含粉尘、SO2、NOx 等有害物质的废气,对情况造成污染。

为淘汰焦炉烟气中SO2 和NOx 等有害物质排放量,使其满足环保要求,同时更好地改善大气情况质量,许多先进的方法已被应用于实际项目。卢昊等[1] 研究发现,SCR 脱硝技术在低温情况中具有很好的抗硫性能,烟气脱硝率到达85% 以上。

金辉等[2] 将SCR 技术实际应用于江苏沂州煤焦化有限公司某项目,攻克了焦炉烟气无法在低温下处置惩罚的难题。王岩等[3] 认为焦炉烟气处置惩罚应有效融合源头控制、低氮燃烧、末了净化三方面,并对其引起重视。通过脱硫脱硝除尘工艺净化后,焦炉烟气排放浓度到达SO2 ≤ 30 mg/m3,NOx ≤ 150 mg/m3,粉尘浓度≤ 15 mg/m3,满足GB 16171—2012《炼焦化学工业污染物排放尺度》中的特别排放限值要求,并能够到达超低排放尺度要求。1 焦炉烟气脱硫脱硝工艺1.1 工艺流程焦炉烟气划分由地下机侧和焦侧烟道引出,经旁路烟气管道阀门和新增入口管道阀门切换并汇合后进入烟气总管。

同时高效的脱硫剂(颗粒粒径为20~25 μm)通过SDS 干法脱酸喷射及均布装置喷入总烟道并在烟道内被加热激活,其比外貌积迅速增大,与焦炉烟气充实接触后发生物理、化学反映,烟气中的SO2 等酸性物质被吸收净化,经吸收并干燥的含粉料烟气进入布袋除尘器举行进一步脱硫反映及烟尘净化。脱硫除尘后的烟气在SCR 脱硝反映器内举行脱硝净化,烟气中的NOx 与喷氨格栅喷出的NH3在静态混淆器内充实混淆,并在SCR 反映器内在中低温催化剂的作用下与NH3 发生化学反映,生成N2和H2O,从而到达去除烟气中NOx 的目的,净烟气由增压风机抽引,经出口烟道至原焦炉烟囱排入大气。回原焦炉烟囱的烟气温度满足焦炉热备温度要求,可保证事故状态下焦炉烟囱热拔力依然保持正常。

1.2 副产物综合使用SDS 干法脱硫的脱硫剂选用高效复合脱硫剂。由于SDS 工艺过喷量很小,因此与其他脱硫方法相比,该方案脱硫副产物很少。

副产物中Na2SO4 所占比例很高,便于综合使用。副产物为干态粉状料,其中,Na2SO4 质量约占总质量的80%~90%,Na2CO3 质量约占总质量的10%~20%。焦炉脱硫副产物可作为矿山尾矿固化剂的生产原料以外,也可应用在以下领域:掺入水泥中,使水化产物硫铝酸钙更快地生成,加速水泥的水化硬化速度;在玻璃工业用以取代纯碱;在造纸工业中用于制造硫酸盐纸浆时的蒸煮剂;在化学工业中用作制造硫化钠、硅酸钠和其他化工产物的原料;在纺织工业中用于调配维尼纶纺丝凝固剂;还可用于有色冶金、皮革等方面。

该脱硝系统更新后的废催化剂,由催化剂厂家接纳。2 工艺技术的选择比力常用的焦炉烟气脱硫脱硝方法主要有SDS 干法脱硫+ 中低温SCR 脱硝,SDA(Na) 半干法脱硫+ 中低温SCR 脱硝,SDA(Ca) 半干法脱硫+GGH- 中低温SCR 脱硝以及活性炭干法脱硫脱硝工艺等。

2.1 SDS干法脱硫工艺高效脱硫剂(粒径为20~25 μm)通过SDS 干法脱酸喷射及均布装置被喷入烟道并在烟道内被加热激活,其比外貌积迅速增大并与烟气充实接触后发生物理、化学反映,烟气中的SO2 等酸性物质被吸收净化。该技术的开发配景是垃圾焚烧行业开发的HCl脱除干法系统,其副产物的主要身分为NaCl,可被接纳作为原料再用于生产纯碱。

之后SDS 干法脱酸技术在欧洲获得迅速生长,其配套的喷射系统、研磨系统相继被开发。现在在欧洲市场该工艺主要用于垃圾焚烧炉尾气脱酸,但该技术在其他行业包罗焦化、玻璃制造、燃煤电厂、危险废物焚烧炉、柴油发电、生物质发电、水泥等都取得了很好的应用效果。SDS 干法脱硫+ 中低温SCR 脱硝工艺的优点是脱硫、脱硝效率高,无温降,无水操作,投资省,占地面积小,副产物少,低电耗,无腐蚀,设备简朴,易操作维护,脱硫副产物发生量小,硫酸钠含量高等;缺点是会发生少量的脱硫副产物,需要对其举行综合使用。

2.2 SDA半干法脱硫工艺(包罗Na法和Ca法)旋转喷雾干燥(SDA)脱硫技术于二十世纪七十年月早期由丹麦Niro 公司研制开发。其脱硫历程是将CaO 或Na2CO3 加水设置成固含量为20%~25% 的Ca(OH)2 浆液或Na2CO3 溶液,通过雾化器高速旋转将溶液雾化成30~80μm 的雾滴喷入吸收塔内,塔内的Ca(OH)2 浆液或Na2CO3 溶液雾滴(吸收剂)迅速吸收烟气中的SO2,到达脱除SO2 及其他酸性介质的目的。同时,焦炉烟气热量瞬间干燥喷入塔内的液滴,使其成为粉状干固体,由袋式除尘器捕集。

脱硫工艺流程简朴,吸收塔为空塔结构。SDA(Na) 半干法脱硫+ 中低温SCR 脱硝的优点是脱硫效率高、无废水发生、低水耗、低电耗、无腐蚀;缺点是脱硫剂易结晶、维护难题、副产物难接纳使用。SDA(Ca) 半干法脱硫+GGH- 中低温SCR 脱硝工艺的优点是脱硫效率中、无废水发生、低水耗、低电耗、无腐蚀;缺点是占地面积大、烟气温度先降低后升高,能耗高、副产物难以使用。

2.3 活性炭干法脱硫脱硝工艺以物理- 化学吸附原理为基础,活性炭吸附烟气中的SO2、H2O 和O2 后催化反映生成硫酸,然后将其迁移到微孔中储存,而烟气中的NOx 在活性炭催化作用下,和喷入烟气中的氨水发生还原反映,生成N2 和H2O。活性炭通过再生系统释放活性吸附位继续吸附SO2,再生系统排放的含SO2 烟气进入副产物接纳系统,SO2 可被加工成多种硫化工产物。活性炭在再生历程中会发生磨损及化学消耗,因此需要定期增补新的活性炭,磨损的活性炭粉则可返回配煤工段举行再使用。

活性炭干法脱硫脱硝工艺即接纳活性炭的吸附作用吸附烟气中的SO2、颗粒物和NOx,从而实现同时脱硫、脱硝和除尘的目的。缺点是烟气温度需降低到150 ℃以下;脱硫副产物中包罗硫酸的同时发生污染废水,一次性投资大,运行成本高。

综上所述,无论从工艺技术的先进性(脱硫、脱硝效率),还是从工艺技术的实用性,占地面积,投资成本,废水,副产物使用等方面举行综合分析比力,SDS 干法脱硫及中低温SCR 脱硝工艺是最适合焦炉烟气净化的最佳工艺技术,其设置合理,控制水平到达国际先进水平,可确保脱硫脱硝系统恒久、宁静、稳定、一连地运行。3 工艺原理3.1 SDS工艺原理SDS 干法脱酸喷射技术是将高效脱硫剂(粒径为20~25 μm)匀称喷射在管道内,脱硫剂在管道内被加热激活,比外貌积迅速增大,与酸性烟气充实接触,发生物理、化学反映,烟气中的SO2 等酸性物质被吸收净化。其主要化学反映为:2NaHCO3 +SO2+1/2O2 → Na2SO4 +2CO2+H2O2NaHCO3 +SO3 → Na2SO4 +2CO2+H2O其与其他酸性物质(如SO3 等)的主要反映为:NaHCO3 +HCl → NaCl +CO2+H2ONaHCO3 +HF → NaF +CO2+H2O3.2 SCR脱硝工艺原理选择性催化还原法(SCR)即在装有催化剂的反映器内用氨作为还原剂来脱除氮氧化物,如图1 所示。

烟气中的NOx 一般由体积浓度约为95% 的NO 和5%的NO2 组成。NOx 经脱硝反映转化身分子态的氮气和水蒸气。SCR 主要反映方程式为:4NH3+4NO+O2 → 4N2+6H2O4NH3+2NO2+O2 → 3N2+6H2OSCR 脱硝工艺流程如图2 所示。

4 工艺特点4.1 SDS脱硫工艺技术特点SDS 脱硫工艺具有良好的调治特性,脱硫装置运行及停运不影响焦炉的一连运行状态,脱硫系统的负荷规模与焦炉负荷规模相协调,保证脱硫系统可靠稳定地一连运行。该工艺技术特点如下:(1)系统简朴,操作维护利便 ;(2)一次性投资少,占地面积小;(3)运行成本低;(4)全关连统,无需用水;(5)脱硫效率高;(6)合理的脱硫剂均布装置;(7)灵活性很高,可以随时凭据排放指标要求调整;(8)对酸性物质具有较好的脱除效果;(9)对焦炉工况适应性强;(10)副产物量少,硫酸钠纯度高,便于接纳使用;(11)系统设置事故通道快速切换装置,一旦泛起故障也不影响焦炉的正常生产。4.2 SCR中低温脱硝工艺特点焦炉烟道烟气脱硫后接纳中低温脱硝催化剂举行脱硝,该催化剂具有催化反映温度窗口宽、SO2 转化率和NH3 逃逸率低、抗硫性好、脱除效率高、比外貌积大、结构强度高、寿命长等特点。

脱硝系统运行一定时间后,为了使催化剂活性保持稳定(防止催化剂外貌沉积较多黏稠状硫酸氢铵),接纳原位再生热剖析系统对催化剂举行再生。当催化剂寿命周期届满时,可将SCR 中低温脱硝催化剂举行返厂再生,有效解决了催化剂危废处置惩罚问题,同时降低了后期更换催化剂的成本。

5 脱硫脱硝工艺系统组成焦炉烟气脱硫、脱硝系统由以下几个部门组成:(1)SDS 脱硫剂投加及均布装置( 关键设备思量备用) ;(2)除尘设备及隶属设备;(3)脱硝反映器系统及隶属设备;(4)脱硫脱硝系统公辅设备,包罗氮气供应系统、循环水供应等;(5)仪表、通信、供配电、在线监测、消防与控制系统等。6 脱硫系统实施后的效果以鞍钢团体鞍钢炼焦总厂二炼焦7# 焦炉作为SDS+SCR 焦炉烟气脱脱硝试验项目举行实施,该项目基本情况如下。

该项目焦炉烟气接纳SDS 法脱硫、SCR 脱硝及除尘净化工艺处置惩罚,设计时除了思量未来焦炉泄漏率为5% 时的烟气处置惩罚净化能力外,还思量了以后更严格的超低排放尺度要求,为脱硫脱硝装置留有富足的化能力。6.2 脱硫脱硝净化效果该装置对烟气脱硫脱硝后的效果如下:SO2 排放浓度≤ 30 mg/m3,NOx 排放浓度≤ 150 mg/m3,颗粒物排放浓度≤ 15 mg/m3。以后环保排放尺度会越发严苛,即要求颗粒物限值为10 mg/m3,二氧化硫限值为15 mg/m3,氮氧化物限值为50 mg/m3。

设计时充实思量了余量,保证烟气能够到达超低排放尺度要求。6.3 现场应用情况鞍钢二炼焦7# 焦炉于2017 年10 月10 日开始施工,2018 年2 月2 日该系统开始举行热负荷联动试车。

通过对脱硫脱硝入口及烟囱外排口处举行在线监测发现,脱硫脱硝效果显着且系统设备运行稳定当入口处SO2、NOx 浓度及颗粒物浓度划分为35.49、447.22、26.51 mg/m3 时,脱硫脱硝后烟囱在线监测显示SO2 浓度、NOx 浓度及颗粒物浓度划分为3.45、70、4.62 mg/m3。在处置惩罚历程中无论入口如何变化,出口指标都能稳定控制在尺度规模内,并能到达特排尺度。经由一个月的功效考核及168 考核验收,鞍钢首套焦炉烟气脱硫脱硝装置正式投入使用,烟气满足现有焦化企业污染物排放尺度,并到达特排要求,预计每年可减排SO2 146 t、NOx 263 t、颗粒物112 t。

图3~ 图5 所示为脱硫脱硝入口及烟囱外排口处烟气各身分的在线检测对比曲线。从烟气收支口对比曲线可以看出出口处烟气SO2浓度、NOx 浓度及颗粒物浓度能够划分有效控制在30、150、15 mg/m3 以下,满足条约功效考核指标要求,同时通过严格控制可以满足特排指标要求。7 结论(1)SDS+SCR 工艺具有操作利便、易于维护、运行成本低等优点,且在实际运行中效果较好。

(2)经由SDS+SCR 工艺处置惩罚后,烟气能够到达特排尺度,即SO2 排放浓度≤ 15 mg/m3,NOx 排放浓度≤ 50 mg/m3,颗粒物排放≤ 10 mg/m3。(3)经由一个月的功效考核及168 考核验收,鞍钢首套焦炉烟气脱硫脱硝装置正式投入使用,预计每年可减排SO2 146 t、NOx 263 t、颗粒物112 t。

(4)项目投运后所发生的废弃物主要身分为Na2SO4,该副产物可以接纳使用作为水泥添加料。(5)该工程投产后具有较好的情况效益和社会效益,显着改善了该地域的大气情况,有效淘汰了酸雨的形成。(6)该技术乐成应用后,已被迅速推广到其他项目中, 现在鞍钢团体内的18 座焦炉均接纳该技术举行烟气脱硫脱硝,该技术具有广泛的应用前景和推广价值。


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