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焦炉烟气脱硫脱硝技术在鞍钢的应用

  北极星大气网讯:摘要: 介绍了焦炉烟气脱硫脱硝技术在鞍钢的应用情况,SDS干法脱硫技术适应性强,操作简单,维护方便,脱硫效率高。脱硫副产物是固体,可以综合利用,不会产生脱硫废液。将干熄焦烟气与焦炉烟气一起处理,可减少设备投资,达到节能增效目的。

  随着环保排放标准越来越严,自2015 年1 月1 日起,现有焦化企业开始执行GB 16171—2012《炼焦化学工业污染物排放标准》,对一般地区焦炉烟囱烟气颗粒物、SO2、NOx排放浓度分别要求达到30 mg /m3、50 mg /m3、500 mg /m3 ; 对重点地区焦炉烟囱烟气颗粒物、SO2、NOx排放浓度分别要求达到15 mg /m3、30 mg /m3、150 mg /m3。焦炉烟气必须进行净化才能达到国家排放标准。

  鞍钢炼焦总厂现有8 座6 m 焦炉和4 座7 m 焦炉,焦炭设计产能730 万t /a,采用混合煤气加热,焦炉燃烧烟气中颗粒物浓度小于30 mg /m3、SO2浓度为20 ~ 160 mg /m3、NOx浓度为300 ~ 730 mg /m3,存在污染物超标排放情况。

  以炼焦总厂7#焦炉烟囱为例,为确保污染物在线#焦炉周转时间由19 h 延长至22 h,配煤硫分降至0. 65%以下两项措施。延长周转时间使焦炭减产373. 6 t /d,此组焦炉产能下降13. 63%。由于鞍钢焦炭本来就存在缺口,需要外购,而2017 年外购焦炭比自产焦炭成本约高500~800 元/t,控制配煤硫分导致吨焦成本又增加20~30 元/t,两项合计2017 年7#、8#焦炉全年共增加成本1 亿多元,经济损失巨大。

  鉴于环保压力和巨大经济损失,焦炉烟气污染物治理迫在眉睫。如果不治理,将很快面临停产限产的严峻形势。经过考察论证,最终确定由鞍钢集团工程技术有限公司进行烟气脱硫脱硝设计,保证污染物稳定达标排放。

  焦炉烟气主要污染物有SO2、NOx、颗粒物、硫化氢、一氧化碳等,烟气中二氧化硫含量较低、氮氧化物含量较高。因此脱硝的选择较为重要,焦炉烟气温度范围在180 ~ 210 ℃,属于中低温脱硝。鉴于焦炉实际生产情况,烟囱必须时刻保持热备状态,温度不得低于135 ℃,因此不宜选择湿法脱硫技术。

  结合焦炉烟气特点,经过多种方案的比选,决定采用“SDS 干法脱硫+ 中低温SCR 脱硝除尘”工艺技术,对焦炉烟气及干熄焦预存段放散废气中的多种污染物进行净化。

  将脱硫剂( NaHCO3粉末) 均匀喷射在管道内,脱硫剂在管道内被加热激活,比表面积迅速增大,与烟气充分接触,发生化学反应,烟气中的SO2等酸性物质被吸收净化。主要发生如下化学反应:

  ( 1) 中低温SCR 反应减少了对烟气再加热的能源消耗,可以降低运行费用。

  ( 2) 蜂窝式催化剂适用于焦炉的低尘烟气,较大的比表面积降低了催化剂的用量。

  鞍钢炼焦总厂7# 焦炉炭化室共50 孔,高度为6 m,焦炭产能50 万t /a,配有1 座独立烟囱,采用混合煤气燃烧,设计烟气量140 000 m3 /h,7#焦炉燃烧产生废气情况见表1。

  7#焦炉脱硫脱硝工艺流程: 焦炉烟气从机侧、焦侧地下烟道引出,烟气合并后在管道内与喷入的脱硫剂接触反应,进入布袋除尘器,净化后的烟气与加热炉产生的热气混合达到180 ℃以上,再进入脱硝反应器,脱硝后的烟气经增压风机送回烟囱排放,确保烟囱处于热备状态。

  鞍钢炼焦总厂7#焦炉脱硫脱硝装置于2017年10月开工建设, 2018 年2 月热负荷试车成功,目前已完成功能考核测试,各项指标达到设计要求。由于此环保项目建设工期短且一次性投产达标,我厂其余9 套脱硫脱硝装置也采用了相同的技术,目前均处于开工调试状态。

  干熄焦烟气净化工艺流程: 最初设计用小风机将干熄焦预存段放散烟气引出,在引出管道上与喷入的脱硫剂接触反应后进入布袋除尘器,净化后的烟气送回干熄焦除尘器烟囱进行排放。在实际运行时,发现预存段烟气引出后,实际烟温由120 ℃下降至60 ℃左右,达不到脱硫反应所需的温度。经过反复研究,修改设计方案,将预存段烟气先经除尘器净化,再并入焦炉烟气管道,与焦炉烟气混合后经脱硫脱硝净化后从焦炉烟囱排出。

  将干熄焦含SO2浓度较高的预存段放散烟气处理后,干熄焦除尘器烟囱排放的烟气各项指标达标排放。我厂其余5 套干熄焦的预存段放散烟气均采用了相同的工艺技术,目前与脱硫脱硝系统均处于开工调试状态。炼焦总厂7# 焦炉配套干熄焦及放散废气情况见表2。

  为了充分检验脱硫脱硝装置的实际效果,炼焦总厂自2018 年3 月开始,焦炉恢复正常结焦时间及配煤硫分,详细标定脱硫脱硝系统运行情况。自5 月开始将干熄焦烟气并入焦炉烟气中进行处理,均未影响焦炉及干熄焦的正常生产,7# 焦炉烟囱排放基本达到标准要求。

  ( 1) 鞍钢炼焦总厂7# 焦炉脱硫脱硝稳定运行后,焦炉烟囱排放颗粒物、SO2、NOx指标均达到国家环保标准规定要求。释放了焦炉产能,避免了由于焦炉限产和调整配煤所带来的巨大经济损失。

  ( 2) 此套脱硫脱硝装置将干熄焦预存段烟气并入7#焦炉脱硫脱硝系统后,未造成干熄焦系统波动,解决了目前国内类似装置运行造成干熄焦预存段压力波动,影响干熄焦生产运行的问题。

  ( 3) 此套脱硫脱硝装置在焦炉烟道采用插板式隔断装置,风机突然停止时能迅速开启隔断装置,使焦炉加热所需的吸力能及时转换,避免因焦炉加热系统吸力不足、蓄热室煤气泄漏导致中毒或爆炸等安全事故。

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