焦化厂焦炉烟气脱硫脱硝工艺技术分析

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焦化厂焦炉烟气脱硫脱硝工艺技术分析

摘要:环境保护问题是近年来社会关注热点,焦化厂焦炉烟气排放前的处理对环境保护有着重要的意义。焦炉烟气中所含有的氮氧化物与二氧化硫等对环境有着严重不利影响,因此烟气处置的重点也就放在了脱硫脱硝上。作为焦化厂生产运行的关键环节,焦炉烟气的脱硫脱硝工序具有极强的综合性,当下焦化厂的烟气脱硫脱硝工艺在工艺流程与技术细节上还存在一定的难点需要克服,因此需要进行进一步的优化改进。

关键词:焦化厂;焦炉烟气;脱硫脱硝工艺

1.焦化厂焦炉烟气处理难点

1.1烟气温度高

在焦化厂运行过程中,焦炉烟气的主要产生流程是将所配置洗精煤运入煤塔中,再运入炭化室区域中,于高温环境下进行高温干馏处理而生成焦炭。所生成的焦炭由焦炉加热处理,即将回炉煤气经由弯管运输至制定燃烧室内,与热处理后的空气混合燃烧,随后将燃烧后所生成废气经由立火道、蓄热室等区域进行换热处理,再经由总烟道及烟囱加以排出。从这一工序流程足以看出,所产生、排放焦炉烟气的初始温度较高,虽然经由各类装置处理时会持续降温,但在经由烟囱排出后,多数焦炉烟气仍保持较高温度,且烟气温度波动系数相对较大,受外界环境的强烈影响。此外,在焦化厂生产过程中,需要焦炉烟囱长时间保持在热备工作状态中。这一问题的存在,也将导致所排放、处理焦炉烟气的实际排放温度大于等于一定的温度数值。

1.2烟气成分复杂,设备不稳定

在焦炉烟气的生产和排放中,烟气中混有多种含尘气体和混合物质,如氮氧化物、二氧化硫等。另外,散布在烟道中的二氧化硫气体在与反应剂接触时还会与氨发生反应,形成腐蚀性强的硫酸。烟气所含成分过于复杂,增加了处理工艺的复杂程度与难度,且在长期针对含硫氨基酸的处理过程中,导致系统内各种设备发生了不同程度的腐蚀与损害,焦炉烟气中的各种污染物难以单独完成转化。

2.焦化企业烟气中脱硫脱硝的要求及原则

相对于传统的燃煤锅炉和烧结机,焦炉的烟气排放排放量较小,但成分极其复杂,其中伴随着大量的和等污染物,这就要求在进行环境保护相关工艺设计时,要充分考虑到生产情况的各种变化,保证烟气排放达标,在焦炉烟气环保工作过程中,脱硫脱硝工作是重点。第一要保证生产工艺的安全性,烟气的排放过程中会产生负压,大约在300帕以上,如果控制不好压力的变化极容易在生产中出现安全事故,所以在进行脱硫脱硝烟气处理设备加装的过程中。所有烟通的管道都必须处于热备状态,并且一旦发生事故后,能够有效进行快速处理,第二烟气经过脱硫脱硝工艺处理之后,需要直接经过烟囱排放时,温度不能低于140℃,其中负荷适应性要求较高。

1. 焦化企业烟气脱硫脱硝技术

3.1干法(半干法)脱硫工艺

在干法和半干法烟道气脱硫系统中,固体碱性吸收剂被喷入烟道气流中,或通过让烟气穿过碱性吸收剂床的方式使其与烟道气相接触。无论哪种情况,烟气中的都是与固体碱性物质反应,生成相应的亚硫酸盐和硫酸盐。为了使这种反应能够进行,固体碱性物质必须是十分疏松或相当细碎。在半干法烟道气脱硫系统中,水被加入到烟道气中,以在碱性物质颗粒物表面形成一层液膜,溶入液膜,加速了与固体碱性物质的反应。干法脱硫技术的脱硫吸收和产物处理均在干状态下进行,该法具有无污水废酸排出、设备腐蚀程度较轻,烟气在净化过程中无明显降温、净化后烟温高、利于烟囱排气扩散等优点,但存在脱硫效率低、脱硫剂利用率低、反应速度较慢、设备庞大、反应后烟气含尘量大需要增加除尘装置等问题。

3.2湿法脱硫工艺

世界不同国家的湿法烟气脱硫工艺流程、机理和形式都较为相似,通过对石灰石、碳酸钠、石灰等物质的使用,将其当成洗涤剂,并且在反应塔中对烟气加以洗涤,除去烟气中的二氧化硫,这种方法已经有50年左右的历史,在不断完善和改进之后,其技术也开始逐渐成熟,并且脱硫效率超过95%,其机组容量相对较大,煤种适应性较强,运行费用相对较低,副产品容易实现回收。

石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺是因为吸收剂价格相对低廉,在湿法脱硫领域得到显著的应用。这种施工工艺特点就是脱硫率相对较高,吸收剂利用率也相对较高,能够满足高浓度二氧化硫的烟气条件。其缺点就是基建投资费用较高、脱硫废水具有一定的腐蚀性,更为重要的是石灰石需要不断进行采购,副产品亚硫酸钙处理存在较大的难度。

3.3SCR烟气脱硝工艺

目前,SCR烟气脱硝工艺是最为常见的焦炉烟气脱硝工艺技术,这项工艺的技术体系最为成熟,其烟气脱硝工艺原理是通过营造适当温度的焦炉烟气脱硝环境,同时对催化反应温度进行控制,使用适当种类的催化剂及还原剂,从而选择性地将所处理焦炉烟气中所含有的氮氧化物持续还原为水与氮气。

SCR烟气脱硝工艺烟气脱硝效率高,实际脱硝效率稳定保持在80%以上,且适用范围广、烟气脱硝技术体系成熟。但是该工艺也存在工艺流程烦琐,处理经济成本高昂的问题,并需要额外构建焦炉烟气加热系统,无附加经济效益等应用劣势。此外,在当前我国部分焦化厂运行过程中,普遍选择改良SCR烟气脱硝工艺中所配置、使用的催化剂,从而实现对烟气反应温度的有效降低。但从目前来看,这一项衍生烟气脱硝工艺的技术体系尚不成熟,不但有较高可能出现催化剂性能波动、催化剂中毒等技术问题,且所需大量使用的低温脱硝催化剂市场采购价格较为高昂。

1. 焦化厂焦炉烟气脱硫脱硝工艺的改进措施

4.1先脱硫后脱硝

具体工艺流程(见图1)。焦炉烟气先脱硫后脱硝工艺的具体流程是先将待处理焦炉烟气引入干法脱硫系统中(将烟气所含有二氧化硫去除),然后将经过脱硫处理的焦炉烟气引入SCR脱硝系统中进行脱硝处理(持续加热烟气),再将焦炉烟气引入余热锅炉中(持续加热烟气),最后将经过脱硫脱硝处理的焦炉烟气由烟囱向大气环境中排放。

图1烟气先脱硫后脱硝工艺图

4.2先脱硝后脱硫

工艺流程(见图2)。将焦炉烟气引入SCR脱硫系统中,同时结合实际情况选择是否加热烟气,然后将烟气引入余热锅炉,采取氨法脱硫对烟气进行脱硫处理,最后将经过脱氨脱硫处理的焦炉烟气经由烟囱进行排放(在余热锅炉与烟气经由烟囱过程中,加热烟气)。

图2烟气先脱硝后脱硫工艺图

结 语:

为及早贯彻落实焦化厂焦炉烟气“近零排放”处理目标,实现人与自然的和谐共处,提高生态环境防治力度与污染源控制力度。各焦化厂必须分析总结当前应用的各项焦炉烟气脱硫脱硝工艺技术,采取各项技术优化措施,不断改进工艺流程,为烟气脱硫脱硝工作的有序开展提供前提基础与技术支持。

参考文献:

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