技術論壇

焦爐煙氣脫硫脫硝工藝優化

2019/08/19

焦爐煙氣脫硫脫硝工藝優化

時間:2019-08-15 14:24

來源:《河北冶金》

作者:劉陸 張平存等

介紹了焦爐煙氣半干法脫硫+SCR脫硝工藝流程,并分析了存在的問題。通過優化脫硫劑制備及噴漿技術、補熱技術、建立新型焦爐加熱制度;改造脫硫劑制備管道連接方式,對脫硝除塵一體化裝置密封改造,增加設備工藝安全聯鎖功能,提高進入脫硝工序煙氣溫度等措施,保證了焦爐煙氣脫硝工藝運行穩定,實現了焦爐煙氣粉塵、NOx、SO2達標排放,主要物料消耗明顯降低。為同行業污染物排放控制提供了參考。

0引言

河鋼唐鋼現有7m焦爐2座,設計焦炭產能150萬t/a。煉焦生產過程中排放的煙氣中含有NOx、SO2等污染物,污染了周邊環境。為有效治理煉焦煙氣污染物,在原有焦爐上,增設了焦爐煙氣脫硫脫硝裝置,采用了旋轉噴霧半干法脫硫+SCR脫硝技術。本文主要分析了該裝置自2017年8月運行以來的脫硫脫硝工藝存在的問題并提出了優化措施,為今后焦化行業脫硫脫硝工藝的穩定運行提供借鑒。

1工藝流程及運行中存在的問題

1.1工藝流程

焦爐煙氣脫硫脫硝裝置采用半干法脫硫+SCR脫硝除塵技術路線(見圖1),凈化后煙氣通過引風機送回焦爐煙囪。在焦爐煙道開孔,設置閘板,取氣接入半干法脫硫塔,焦爐煙氣從脫硫塔上部煙氣分配器進入塔體,與經霧化的脫硫劑在塔內充分接觸,迅速完成物理、化學反應,達到脫除SO2及其他酸性介質的目的。脫除SO2后的干燥含塵煙氣排出脫硫塔,進入布袋除塵器進行除塵處理,煙氣中的干燥顆粒物先被除塵布袋收集,除塵后的煙氣進入脫硝倉,NOx和噴入的氨氣在催化劑作用下發生催化還原反應,脫除NOx,最終達到凈化煙氣的目的。

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1.2焦爐煙氣指標

脫硫脫硝處理前后,煙氣指標如表1所示。

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1.3存在的問題

脫硫脫硝裝置運行以來,整體較為平穩。但還有較大提升空間,后續在脫硫噴漿技術、催化劑溫度、焦爐加熱制度、脫硝裝置密封、熱風爐風量調整等方面進行了工藝優化和設備改造。

2優化措施

2.1工藝優化

2.1.1脫硫劑制備及噴漿技術

利用Na2CO3溶液作為脫硫劑,采用霧化器旋轉噴霧進行脫硫,將出口在線SO2濃度控制在10~12mg/m3,合理控制堿液密度在1200~1250kg/m3,通過調節脫硫溶液噴漿量,實現既滿足超低排放限值SO2<15mg/m3要求,又減少脫硫劑用量的目的。根據噴漿量越大,在線SO2濃度越低,脫硫塔塔后溫降越大的原則,摸索出噴漿量控制在0.2~0.4t/h,高效脫硫塔可實現低溫降(控制在20℃以內)煙氣脫硫,以降低后續脫硝過程反應壓力。噴漿量、塔后溫降與SO2在線濃度對應關系如表2所示。

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2.1.2補熱技術

經過長時間摸索,釩系催化劑最佳脫硝效果在210℃以上;錳系催化劑最佳脫硝效果在230℃以上。為了保證脫硝效果,利用熱風爐對脫硫后190~200℃的煙氣加熱,使進入脫硝倉的煙氣溫度保持在210~230℃,滿足脫硝催化劑反應最佳溫度要求,催化劑溫度越高,脫硝效率越高,在線NOx濃度越低。

2.1.3建立新型7m焦爐加熱制度

(1)修改焦爐交換時間由于7m焦爐采用焦爐煤氣加熱,交換時間為30min。但是焦爐煙氣中的SO2和NOx含量隨焦爐換向加熱周期性波動,煙氣中SO2、NOx的波峰和波谷差值較大,波峰瞬時值能夠造成凈化后煙氣的在線數據偏高。為此換向時間由30min降低至20min,在降低波峰值、提高波谷值的同時,兩者的差值越來越小,在線數據更加趨于穩定。

(2)降低焦爐煙氣中NOx含量焦爐空氣過剩系數由1.25降至1.15;機側風門由52mm調整至48mm,焦側風門由52mm調整至47mm,煙道吸力:機側控制在185Pa,焦側控制在195Pa,使煙道系統氧含量由10%降至7%左右;同時提高爐頭溫度,以此為基礎降低標準溫度,調整后機側1245℃,焦側1295℃。焦爐煙氣中NOx含量降低30%左右。

(3)及時調整煙道翻板開度焦爐煙氣主要依靠引風機抽出后進行凈化處理,煙囪自身產生的吸力會隨溫度變化而變化,北方冬季夏季溫差較大,往往冬天的煙囪吸力比夏天大。煙囪吸力變大會嚴重制約引風機吸力,導致從原有煙道開孔取氣的閘板處串漏一部分未經凈化直接排入煙囪的煙氣,影響脫硫脫硝效果。為此,在冬夏兩季或者降溫幅度較大時,及時降低引風機后的煙道翻板開度和提高引風機轉速,使風機入口吸力,由3000kPa增長至3500kPa,以減少閘板串漏煙氣量。

2.2設備改造

2.2.1脫硫劑制備管道軟連接改為硬連接

脫硫劑溶液泵和循環水溶液泵出入口管道接口為軟連接安裝方式,材質為橡膠,極易出現腐蝕泄露的現象。一旦泄露既對離心泵本體造成損壞,同時也嚴重影響脫硫劑制備過程。使用不銹鋼將軟連接改為硬連接,既節省備件費用,也可保持長時間穩定運行。

2.2.2脫硝除塵一體化裝置密封

由于煙氣溫度較低,未能達到催化劑最佳反應溫度,需提高熱風爐熱風溫度,增大熱風爐負荷。為了減少脫硝倉熱量損失。在脫硝塔敞開的空間兩側安裝彩鋼板,同時對除塵倉蓋內部四周邊緣使用納米氣凝膠氈和耐高溫密封膠進行密封處理,充分做好脫硝除塵裝置的密封工作。

2.2.3提高熱風風量

在脫硝倉開設人孔,并對熱風管道進行擴孔,將兩側寬度為2mm的出風口擴寬為4mm,加大了出風量,提高了傳熱效率,減少了熱風爐煤氣消耗量保證了催化劑脫硝效率。并且可以利用人孔對催化劑最底層的金屬泡沫濾板進行清理,減少顆粒物堵塞催化劑的幾率。

2.2.4增加設備聯鎖

由于脫硫脫硝工藝改造,都需在原有煙道上開孔取氣,煙氣通過引風機抽出后進行處理。引風機吸力會對煙道吸力造成直接影響。煙道吸力是確保焦爐安全生產的一個重要參數,只有煙道吸力穩定,才能保證焦爐加熱交換壓力制度的穩定,確保焦爐安全生產。在引風機跳電時,焦爐煙道總吸力低于200Pa時,自動打開煙道閘板的聯鎖,確保安全。

3優化效果

焦爐煙氣脫硫脫硝系統優化后,運行穩定,脫硝效率在75%以上,脫硝催化劑的使用壽命延長。同時在純堿、液氨以及焦爐煤氣3種物料消耗方面節省了可觀的費用,如表3、表4所示。

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4結語

隨著國家政策對廢氣排放要求越來嚴格,煙氣處理技術必定是近年來研究的熱點。通過工藝優化和設備改造,實現了高效脫硫,提高了催化劑反應溫度,保證了最佳脫硝效率;凈化后的焦爐煙氣,SO2濃度低于15mg/m3,NOx濃度低于100mg/m3。同時降低了脫硫脫硝系統物料消耗費用,對實現煤化工行業污染物排放控制具有參考借鑒意義。

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來源《河北冶金》   作者:劉陸 張平存等


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