焦炉烟气脱硫脱硝在峰煤焦化的应用
导读：文章介绍了河北峰煤焦化公司焦炉烟气脱硫脱硝的工艺流程、技术特点，分析了调试过程中的问题。
一、研究背景及概况
河北峰煤焦化公司地处易发生严重大气环境污染问题的地区，需执行GB16171-2012《炼焦化学工业污染物排放标准》中SO2≤30mg/Nm3，氮氧化物达到150mg/Nm3，粉尘≤15mg/Nm3的排放标准。该公司焦炉采用已脱硫后的焦炉煤气掺有甲醇釋放气的混合煤气加热，燃烧废气由2座120m高的烟囱高空放散，与大气充分混合、扩散、稀释，以减轻其对周围大气的影响，排放的大气污染物主要有烟尘、SO2、NOx等，其排放符合原国家标准，现采用“SDA旋转喷雾干燥法脱硫+布袋除尘+低温SCR脱硝”设计改造后符合现有国家标准。
二、工艺流程及原理
1）脱硫工艺
脱硫工艺采用半干法脱硫，主要是Na2CO3饱和溶液与烟气中的SO2进行反应，生成Na2SO4，实现SO2脱除。
化学反应式：
Na2CO3+SO2→Na2SO3+CO2
2Na2SO3+O2→2Na2SO4
Na2CO3溶液根据原烟气SO2浓度由溶液泵定量送入置于脱硫塔顶部的溶液顶罐，顶罐内的溶液自流入脱硫塔顶部雾化器，溶液经雾化器雾化成50μm的雾滴，与脱硫塔内烟气接触迅速完成吸收SO2等酸性气体的过程。由于Na2CO3溶液为极细小的雾滴，增大了脱硫剂与SO2接触的比表面积，反应极其迅速且有极高的脱除SO2效率，脱硫效率在80%以上。
蒸发后未反应的Na2CO3颗粒物可以通过除尘布袋过滤收集，重新配入脱硫溶液制备系统，使脱硫剂得到充分利用。最后脱硫反应生成的Na2SO3、Na2SO4及小部分未反应的Na2CO3干粉通过除尘器过滤收集后集中回收排外。
2）除尘工艺
脱硫后的含尘气体由SDA脱硫塔进入布袋除尘器进风口，与导流板相撞击，在此沉降段内，粗颗粒粉尘掉入灰斗，起到预收尘的作用。
气流随后折转向上，通过内部装有金属架的滤袋，粉尘及未反应完的脱硫剂被捕集在滤袋的外表面，烟气在布袋表面完成二次脱硫反应。脱硫、除尘后的气体进入滤袋室上部的清洁室，汇集到出风管排出。随着除尘器的连续运行，当滤袋表面的粉尘达到一定厚度时，气体通过滤料的阻力增大，布袋的透气率下降，用脉冲气流清吹布袋内壁，将布袋外表面上的粉饼层吹落，尘层跌入灰斗，滤袋又恢复了过滤功能。
3）脱硝工艺
脱硝系统以氨（NH3）为还原剂，在低温SCR催化剂作用下与烟气中的NOx反应，生成N2和H2O，实现NOx脱除，并控制NH3的逃逸率。
化学反应式：4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O（主要反应）
2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O
NO+NO2+2NH3+O2→2N2+3H2O
一般，烟气中90%以上NOx是以NO形式存在。NH3选择性地和NOx反应生成无二次污染的N2和H2O随烟气排放。
三、技术特点
（1）以碳酸钠溶液为脱硫剂的SDA旋转喷雾干燥法脱硫工艺可根据烟气工况进行无极调节，脱硫效率可达97%以上，满足SO2排放要求，生成亚硫酸钠和硫酸钠。
（2）从焦炉来的200～260℃的焦炉烟道气，经整个系统后温降在30℃以内，可保证烟囱热态运行。在突然断电或设备故障时，烟囱底部能够保证一定吸力，保障安全生产。
（3）选用耐硫催化剂，在SO2浓度低于300mg/Nm3时，SO2/SO3转化率低于0.5%，在现有烟道废气排放浓度情况下，原烟气直接脱硝时催化剂可正常使用并在使用寿命期间内（24000小时）且脱硝效率保持稳定在90%-98%。
（4）在SDA脱硫塔内未反应完的脱硫剂等颗粒物随烟气从SDA脱硫塔进入布袋除尘器，附在除尘滤袋的外表面，对滤袋起到预喷涂作用的同时进行二次脱硫进一步提高脱硫效率并能有效吸附烟气中的焦油等粘性污染物。
（5）前置脱硫、除尘为脱硝催化剂创造良好的运行环境，保证脱硝效率的前提下可延长催化剂使用寿命。其中脱硫系统不但可以脱除烟气中的SO2、SO3还可脱除HF、HCl等酸性物质；
（6）回焦炉烟囱的烟气能够保证酸露点温度以上，尤其是在北方冬季外界气温较低的情况下，烟囱中上段烟气在外界气温的影响下大幅降温下均能够避免烟气结露，避免对烟囱的酸腐蚀，保证较高的排烟温度。
（7）脱硝后到产物为N2和气态H2O，无二次污染。脱硫后的产物为干燥脱硫废渣，废弃物便于处理，系统没有废水排放；脱硝反应器为多仓室结构，可实现离线更换催化剂、检修等功能，不影响系统正常运行。
（8）可在线热解析再生脱硝催化剂，在不影响工艺系统正常工作的情况下，通过利用高温烟气分解催化剂表面的黏性物质，净化催化剂表面，进一步提高脱硝催化剂的催化效率和使用寿命。
四、调试中遇到的问题
1、吸力问题
我厂总共有2座脱硫脱硝装置，吸力风机为2台，其中设定的最大频率为50HZ。在冬季采暖季节结焦时间48h的时候，1#风机频率在45HZ，2#风机在44HZ。但在焦炉提产阶段，1#风机频率达到49HZ时候，2#焦炉吸力较小，影响生产。
2、压缩空气压力
压缩空气是整个脱硫脱硝装置的核心技术，压缩空气的压力影响着脱硫雾化器的运转。我厂在调试阶段，雾化器压力的不稳定造成脱硫装置多次不能运转，继而影响脱硝装置。一般我厂压缩空气的压力要求在0.60～0.65Mpa，而我厂在调试阶段一般在0.58～0.60Mpa，稍有波动，雾化器即会跳车。且冬季来临，压缩空气中含水量大，易冻管道影响生产，为此在冬季，我们将雾化器所使用的压缩空气管道改为氮气管道，解决了这一问题。
3、工艺水
工艺配水对水质的要求不是很大，设计中为消防水。但由于为此处为新建管道，水质中含有大量的红色杂质，影响雾化器的喷洒。为此，我们首先将新建管道进行循环外排，另一方面我们选用脱盐水进行配液，保证了脱硫脱硝如期进行验收。
五、运行效果
以下表为脱硫脱硝建设前后48h结焦时间下，焦炉烟囱排放标准的对比。
六、小结
脱硫脱硝项目烟气污染防治设施改造符合国家产业和环保政策，减小了环境污染，很好的改善了企业环境，同时为河北省和邯郸市大气污染防治起到示范作用，并可以按正常结焦时间结焦，稳定了焦炉生产和后续甲醇生产，增加了企业收入。
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