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            焦爐煙氣脫硫脫硝在峰煤焦化的應用

            2020-03-23  來自: 北極星大氣網 瀏覽次數:967

                  導讀:文章介紹了河北峰煤焦化公司焦爐煙氣脫硫脫硝的工藝流程、技術特點,分析了調試過程中的問題。

                  一、研究背景及概況

                  河北峰煤焦化公司地處易發生嚴重大氣環境污染問題的地區,需執行GB16171-2012《煉焦化學工業污染物排放標準》中SO2≤30mg/Nm3,氮氧化物達到150mg/Nm3,粉塵≤15mg/Nm3的排放標準。該公司焦爐采用已脫硫后的焦爐煤氣摻有甲醇釋放氣的混合煤氣加熱,燃燒廢氣由2座120m高的煙囪高空放散,與大氣充分混合、擴散、稀釋,以減輕其對周圍大氣的影響,排放的大氣污染物主要有煙塵、SO2、NOx等,其排放符合原標準,現采用“SDA旋轉噴霧干燥法脫硫+布袋除塵+低溫SCR脫硝”設計改造后符合現有標準。

                  二、工藝流程及原理

                  1)脫硫工藝

                  脫硫工藝采用半干法脫硫,主要是Na2CO3飽和溶液與煙氣中的SO2進行反應,生成Na2SO4,實現SO2脫除。

                  化學反應式:

                  Na2CO3+SO2→Na2SO3+CO2

                  2Na2SO3+O2→2Na2SO4

                  Na2CO3溶液根據原煙氣SO2濃度由溶液泵定量送入置于脫硫塔頂部的溶液頂罐,頂罐內的溶液自流入脫硫塔頂部霧化器,溶液經霧化器霧化成50μm的霧滴,與脫硫塔內煙氣接觸迅速完成吸收SO2等酸性氣體的過程。由于Na2CO3溶液為極細小的霧滴,增大了脫硫劑與SO2接觸的比表面積,反應極其迅速且有極高的脫除SO2效率,脫硫效率在80%以上。

                  蒸發后未反應的Na2CO3顆粒物可以通過除塵布袋過濾收集,重新配入脫硫溶液制備系統,使脫硫劑得到充分利用。然后脫硫反應生成的Na2SO3、Na2SO4及小部分未反應的Na2CO3干粉通過除塵器過濾收集后集中回收排外。

                  2)除塵工藝

                  脫硫后的含塵氣體由SDA脫硫塔進入布袋除塵器進風口,與導流板相撞擊,在此沉降段內,粗顆粒粉塵掉入灰斗,起到預收塵的作用。

                  氣流隨后折轉向上,通過內部裝有金屬架的濾袋,粉塵及未反應完的脫硫劑被捕集在濾袋的外表面,煙氣在布袋表面完成二次脫硫反應。脫硫、除塵后的氣體進入濾袋室上部的清潔室,匯集到出風管排出。隨著除塵器的連續運行,當濾袋表面的粉塵達到固定厚度時,氣體通過濾料的阻力增大,布袋的透氣率下降,用脈沖氣流清吹布袋內壁,將布袋外表面上的粉餅層吹落,塵層跌入灰斗,濾袋又恢復了過濾功能。

                  3)脫硝工藝

                  脫硝系統以氨(NH3)為還原劑,在低溫SCR催化劑作用下與煙氣中的NOx反應,生成N2和H2O,實現NOx脫除,并控制NH3的逃逸率。

                  化學反應式:4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O(主要反應)

                  2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O

                  NO+NO2+2NH3+O2→2N2+3H2O

                  一般,煙氣中90%以上NOx是以NO形式存在。NH3選擇性地和NOx反應生成無二次污染的N2和H2O隨煙氣排放。

                  三、技術特點

                  (1)以碳酸鈉溶液為脫硫劑的SDA旋轉噴霧干燥法脫硫工藝可根據煙氣工況進行無極調節,脫硫效率可達97%以上,滿足SO2排放要求,生成亞硫酸鈉和硫酸鈉。

                  (2)從焦爐來的200~260℃的焦爐煙道氣,經整個系統后溫降在30℃以內,可保證煙囪熱態運行。在突然斷電或設備故障時,煙囪底部能夠保證吸力,保障安全生產。

                  (3)選用耐硫催化劑,在SO2濃度低于300mg/Nm3時,SO2/SO3轉化率低于0.5%,在現有煙道廢氣排放濃度情況下,原煙氣直接脫硝時催化劑可正常使用并在使用壽命期間內(24000小時)且脫硝效率保持穩定在90%-98%。

                  (4)在SDA脫硫塔內未反應完的脫硫劑等顆粒物隨煙氣從SDA脫硫塔進入布袋除塵器,附在除塵濾袋的外表面,對濾袋起到預噴涂作用的同時進行二次脫硫進一步提高脫硫效率并能有效吸附煙氣中的焦油等粘性污染物。

                  (5)前置脫硫、除塵為脫硝催化劑創造良好的運行環境,保證脫硝效率的前提下可延長催化劑使用壽命。其中脫硫系統不但可以脫除煙氣中的SO2、SO3還可脫除HF、HCl等酸性物質;

                  (6)回焦爐煙囪的煙氣能夠保證酸露點溫度以上,尤其是在北方冬季外界氣溫較低的情況下,煙囪中上段煙氣在外界氣溫的影響下大幅降溫下均能夠避免煙氣結露,避免對煙囪的酸腐蝕,保證較高的排煙溫度。

                  (7)脫硝后到產物為N2和氣態H2O,無二次污染。脫硫后的產物為干燥脫硫廢渣,廢棄物便于處理,系統沒有廢水排放;脫硝反應器為多倉室結構,可實現離線更換催化劑、檢修等功能,不影響系統正常運行。

                  (8)可在線熱解析再生脫硝催化劑,在不影響工藝系統正常工作的情況下,通過利用高溫煙氣分解催化劑表面的黏性物質,凈化催化劑表面,進一步提高脫硝催化劑的催化效率和使用壽命。

                  四、調試中遇到的問題

                  1、吸力問題

                  我廠總共有2座脫硫脫硝裝置,吸力風機為2臺,其中設定的極限頻率為50HZ。在冬季采暖季節結焦時間48h的時候,1#風機頻率在45HZ,2#風機在44HZ。但在焦爐提產階段,1#風機頻率達到49HZ時候,2#焦爐吸力較小,影響生產。

                  2、壓縮空氣壓力

                  壓縮空氣是整個脫硫脫硝裝置的核心技術,壓縮空氣的壓力影響著脫硫霧化器的運轉。我廠在調試階段,霧化器壓力的不穩定造成脫硫裝置多次不能運轉,繼而影響脫硝裝置。一般我廠壓縮空氣的壓力要求在0.60~0.65Mpa,而我廠在調試階段一般在0.58~0.60Mpa,稍有波動,霧化器即會跳車。且冬季來臨,壓縮空氣中含水量大,易凍管道影響生產,為此在冬季,我們將霧化器所使用的壓縮空氣管道改為氮氣管道,解決了這一問題。

                  3、工藝水

                  工藝配水對水質的要求不是很大,設計中為消防水。但由于為此處為新建管道,水質中含有大量的紅色雜質,影響霧化器的噴灑。為此,我們首先將新建管道進行循環外排,另一方面我們選用脫鹽水進行配液,保證了脫硫脫硝如期進行驗收。

                  五、運行效果

                  以下表為脫硫脫硝建設前后48h結焦時間下,焦爐煙囪排放標準的對比。

                  六、小結

                  脫硫脫硝項目煙氣污染防治設施改造符合產業和環保政策,減小了環境污染,很好的改善了企業環境,同時為河北省和邯鄲市大氣污染防治起到示范作用,并可以按正常結焦時間結焦,穩定了焦爐生產和后續甲醇生產,增加了企業收入。



            文章來源:北極星大氣網


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