焦炉烟气特点及其脱硫工艺分析

2020-03-11

焦炉烟气脱硫脱硝的必要性:


1、生态环境质量改善的要求:焦化行业是煤化工产业的重要组成部分,是钢铁行业中最重要的上游产业之一,也是重点污染行业。根据环境统计数据,2015年焦化行业主要污染物二氧化硫、氮氧化物排放量分别为36.47万t/a和24.58万t/a,占全国工业二氧化硫、氮氧化物排放总量的比例分別为2.1%和1.7%。而焦炉加热产生的焦炉烟气中的二氧化硫和氮氧化物,是焦化生产中二氧化硫和氮氧化物的重要来源。由于长期的粗放发展,对生态环境质量产生严重影响,由其转变而来的PM2.5占空气中PM2.5总量的40%~50%,同时它们也是形成酸雨的主要物质,会导致一系列环境问题。因此控制二氧化硫和氮氧化物的生成,减少二氧化疏和氮氧化物的排放,己是摆在焦化行业面前的重大任务。


2、排放标准的要求:《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171-2012)中对焦炉烟囱各污染物的排放浓度限值提出了严格的要求:S02≤50mg/m3,NOx≤500mg/m3,执行特別排放限值的地区要求S02≤30mg/m3,NOx≤150mg/m3,根据目前国内焦炉烟气中S02和NOx的排放浓度,必须采取脱硫脱硝末端治理后才能满足GB16171排放标准要求。


焦炉烟气中S02和NOx的主要来源


S02的来源:


1、焦炉加热用燃料中的H2S和有机硫经燃烧后生成的S02;


2、炭化室荒煤气窜漏进入燃烧室经燃烧后生成的S02;


NOx的来源:


焦炉加热室燃料燃烧过程中产生的热力型NOx,当采用焦炉煤气加热时,热力型NOx占全部NOx的95%以上;当采用高炉煤气加热时,生成的NOx则全部是热力型NOx。


焦炉烟气的特点


由备煤车间来的洗精煤,由运煤通廊运入煤塔,由煤塔漏嘴经装煤车按序装入炭化室,在950-1050度的温度下高温干馏成焦炭。焦炉加热用回炉煤气由外管送至焦炉各燃烧室,在燃烧室内与经过蓄热室预热的空气混合燃烧,燃烧后的废气经跨越孔、立火道、斜道,在蓄热室与格子砖换热后经分烟道、总烟道,最后从烟囱排出。


焦炉因其生产工艺的特殊性,烟囱排放的热烟气中含二氧化硫、氮氧化物、粉尘,氮氧化物含量较高,烟气需进行脱硫脱硝除尘处理后方可满足排放要求。烟气中NOx主要是在煤气高温燃烧条件下产生的,焦炉煤气含50%以上的氢气,燃烧速度快,火焰温度高达1700-1900度,煤气中氮气与氧气在1300度左右会发生激烈的氧化反应,生成NOx。


总体来说,焦炉烟气具有以下特点:


1、焦炉烟气温度范围基本为180-300度,温度波动范围较大;


2、焦炉烟气成分复杂,NOx含量偏高,浓度一般为350mg/Nm3-1200mg/Nm3;


3、焦炉烟气中含有S02,在180度至230度温度区间内,S02易与氨反应转化为硫酸铵,造成管道堵塞和设备腐蚀;


4、焦炉烟囱必须始终处于热备状态。也就是说,烟气经脱硫脱硝后,最后排放温度还得保证在130度左右。


焦炉烟气脱硫技术现状:


烟气中的SO2是弱酸性物质,与适当的碱性物质反应可脱除烟气中SO2。按照吸收剂的形态,目前脱硫工艺一般可分为干法(半干法)和湿法。


干法脱硫:主要是采用粉末状脱硫剂和催化脱硫剂,干法脱硫的优势是不产生废水;


半干法脱硫:主要是采用碳酸钠或石灰溶液作为脱硫剂,优势是不产生废水,但会产生大量固废脱硫渣,不太容易处理;


湿法脱硫:主要采用是氨法脱硫,氨法脱硫的优势是脱硫率高,且不产生废水、废气、废渣,没有二次污染。


焦化厂一般可以采用氨法脱硫技术。氨法脱硫不但可以脱除烟气中的SO2,生产出的硫酸铵和硫酸氢铵化肥产品还可以进入焦化厂回收车间硫铵系统加以处理利用生成硫铵产品。同时该系统利用一定浓度的氨水作为脱硫剂,可以使用回收车间剩余氨水,减少回收车间蒸氨系统负荷,一举三得。氨法脱硫采用液体吸收剂洗涤烟气以除去SO2,所用设备比较简单,操作容易,脱硫效率高。


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