焦炉烟气脱硫脱硝工艺优化
摘要:介绍了焦炉烟气半干法脱硫+SCR脱硝工艺流程，并分析了存在的问题。通过优化脱硫剂制备及喷浆技术、补热技术、建立新型焦炉加热制度;改造脱硫剂制备管道连接方式，对脱硝除尘一体化装置密封改造，增加设备工艺安全联锁功能，提高进入脱硝工序烟气温度等措施，保证了焦炉烟气脱硝工艺运行稳定，实现了焦炉烟气粉尘、NOx、SO2达标排放，主要物料消耗明显降低。为同行业污染物排放控制提供了参考。
关键词：焦炉烟气;半干法脱硫;SCR脱硝
0引言
河钢唐钢现有7m焦炉2座，设计焦炭产能150万t/a。炼焦生产过程中排放的烟气中含有NOx、SO2等污染物，污染了周边环境。为有效治理炼焦烟气污染物，在原有焦炉上，增设了焦炉烟气脱硫脱硝装置，采用了旋转喷雾半干法脱硫+SCR脱硝技术。本文主要分析了该装置自2017年8月运行以来的脱硫脱硝工艺存在的问题并提出了优化措施，为今后焦化行业脱硫脱硝工艺的稳定运行提供借鉴。
1工艺流程及运行中存在的问题
1.1工艺流程
焦炉烟气脱硫脱硝装置采用半干法脱硫+SCR脱硝除尘技术路线(见图1)，净化后烟气通过引风机送回焦炉烟囱。在焦炉烟道开孔，设置闸板，取气接入半干法脱硫塔，焦炉烟气从脱硫塔上部烟气分配器进入塔体，与经雾化的脱硫剂在塔内充分接触，迅速完成物理、化学反应，达到脱除SO2及其他酸性介质的目的。脱除SO2后的干燥含尘烟气排出脱硫塔，进入布袋除尘器进行除尘处理，烟气中的干燥颗粒物先被除尘布袋收集，除尘后的烟气进入脱硝仓，NOx和喷入的氨气在催化剂作用下发生催化还原反应，脱除NOx，最终达到净化烟气的目的。
1.2焦炉烟气指标
脱硫脱硝处理前后，烟气指标如表1所示。
1.3存在的问题
脱硫脱硝装置运行以来，整体较为平稳。但还有较大提升空间，后续在脱硫喷浆技术、催化剂温度、焦炉加热制度、脱硝装置密封、热风炉风量调整等方面进行了工艺优化和设备改造。
2优化措施
2.1工艺优化
2.1.1脱硫剂制备及喷浆技术
利用Na2CO3溶液作为脱硫剂，采用雾化器旋转喷雾进行脱硫，将出口在线SO2浓度控制在10～12mg/m3，合理控制碱液密度在1200～1250kg/m3，通过调节脱硫溶液喷浆量，实现既满足超低排放限值SO2＜15mg/m3要求，又减少脱硫剂用量的目的。根据喷浆量越大，在线SO2浓度越低，脱硫塔塔后温降越大的原则，摸索出喷浆量控制在0.2～0.4t/h，高效脱硫塔可实现低温降(控制在20℃以内)烟气脱硫，以降低后续脱硝过程反应压力。喷浆量、塔后温降与SO2在线浓度对应关系如表2所示。
2.1.2补热技术
经过长时间摸索，钒系催化剂最佳脱硝效果在210℃以上;锰系催化剂最佳脱硝效果在230℃以上。为了保证脱硝效果，利用热风炉对脱硫后190～200℃的烟气加热，使进入脱硝仓的烟气温度保持在210～230℃，满足脱硝催化剂反应最佳温度要求，催化剂温度越高，脱硝效率越高，在线NOx浓度越低。
2.1.3建立新型7m焦炉加热制度
(1)修改焦炉交换时间由于7m焦炉采用焦炉煤气加热，交换时间为30min。但是焦炉烟气中的SO2和NOx含量随焦炉换向加热周期性波动，烟气中SO2、NOx的波峰和波谷差值较大，波峰瞬时值能够造成净化后烟气的在线数据偏高。为此换向时间由30min降低至20min，在降低波峰值、提高波谷值的同时，两者的差值越来越小，在线数据更加趋于稳定。
(2)降低焦炉烟气中NOx含量焦炉空气过剩系数由1．25降至1.15;机侧风门由52mm调整至48mm，焦侧风门由52mm调整至47mm，烟道吸力:机侧控制在185Pa，焦侧控制在195Pa，使烟道系统氧含量由10%降至7%左右;同时提高炉头温度，以此为基础降低标准温度，调整后机侧1245℃，焦侧1295℃。焦炉烟气中NOx含量降低30%左右。
(3)及时调整烟道翻板开度焦炉烟气主要依靠引风机抽出后进行净化处理，烟囱自身产生的吸力会随温度变化而变化，北方冬季夏季温差较大，往往冬天的烟囱吸力比夏天大。烟囱吸力变大会严重制约引风机吸力，导致从原有烟道开孔取气的闸板处串漏一部分未经净化直接排入烟囱的烟气，影响脱硫脱硝效果。为此，在冬夏两季或者降温幅度较大时，及时降低引风机后的烟道翻板开度和提高引风机转速，使风机入口吸力，由3000kPa增长至3500kPa，以减少闸板串漏烟气量。
2.2设备改造
2.2.1脱硫剂制备管道软连接改为硬连接
脱硫剂溶液泵和循环水溶液泵出入口管道接口为软连接安装方式，材质为橡胶，极易出现腐蚀泄露的现象。一旦泄露既对离心泵本体造成损坏，同时也严重影响脱硫剂制备过程。使用不锈钢将软连接改为硬连接，既节省备件费用，也可保持长时间稳定运行。
2.2.2脱硝除尘一体化装置密封
由于烟气温度较低，未能达到催化剂最佳反应温度，需提高热风炉热风温度，增大热风炉负荷。为了减少脱硝仓热量损失。在脱硝塔敞开的空间两侧安装彩钢板，同时对除尘仓盖内部四周边缘使用纳米气凝胶毡和耐高温密封胶进行密封处理，充分做好脱硝除尘装置的密封工作。
2.2.3提高热风风量
在脱硝仓开设人孔，并对热风管道进行扩孔，将两侧宽度为2mm的出风口扩宽为4mm，加大了出风量，提高了传热效率，减少了热风炉煤气消耗量保证了催化剂脱硝效率。并且可以利用人孔对催化剂最底层的金属泡沫滤板进行清理，减少颗粒物堵塞催化剂的几率。
2.2.4增加设备联锁
由于脱硫脱硝工艺改造，都需在原有烟道上开孔取气，烟气通过引风机抽出后进行处理。引风机吸力会对烟道吸力造成直接影响。烟道吸力是确保焦炉安全生产的一个重要参数，只有烟道吸力稳定，才能保证焦炉加热交换压力制度的稳定，确保焦炉安全生产。在引风机跳电时，焦炉烟道总吸力低于200Pa时，自动打开烟道闸板的联锁，确保安全。
3优化效果
焦炉烟气脱硫脱硝系统优化后，运行稳定，脱硝效率在75%以上，脱硝催化剂的使用寿命延长。同时在纯碱、液氨以及焦炉煤气3种物料消耗方面节省了可观的费用，如表3、表4所示。
4结语
随着国家政策对废气排放要求越来严格，烟气处理技术必定是近年来研究的热点。通过工艺优化和设备改造，实现了高效脱硫，提高了催化剂反应温度，保证了最佳脱硝效率;净化后的焦炉烟气，SO2浓度低于15mg/m3，NOx浓度低于100mg/m3。同时降低了脱硫脱硝系统物料消耗费用，对实现煤化工行业污染物排放控制具有参考借鉴意义。
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