1 前言

 

國家在2012 年重新修訂了《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標準》，規(guī)定自2015 年1 月1 日起實施，要求機焦爐煙囪廢氣排放顆粒物排放不高于30mg/m3，二氧化硫不高于50mg/m3，氮氧化物為500mg/m3。對于特別地域范圍、時間執(zhí)行特別排放限值要求，規(guī)定機焦爐煙囪廢氣排放顆粒物排放不高于15mg/m3，二氧化硫不高于30mg/m3，氮氧化物不高于150mg/m3。

 

根據(jù)焦爐煙道氣污染物產(chǎn)生的途徑可從源頭治理，盡量控制或減少污染物的產(chǎn)生；如：對加熱燃料可以采用精脫硫技術(shù)、低N 燃燒技術(shù)（分段加熱技術(shù)）、合理控制焦爐加熱水平、加強焦爐操作管理水平等，但是很難滿足新版《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標準》（GB16171–2012）排放要求，因此，要滿足排放要求，焦爐煙道氣污染物的末端治理技術(shù)（焦爐煙道氣脫硫脫硝技術(shù)），就顯得尤其重要。

 

2 脫硫技術(shù)

 

焦爐煙道氣污染物產(chǎn)生途徑：焦爐煙道氣中SO2 生成途徑主要是燃料中含S 物質(zhì)及焦爐“竄漏”使部分荒煤氣進入燃燒室，當(dāng)有O2 參與下燃燒生成的SO2。

 

常用的脫硫技術(shù)主要為以下幾種。

 

2.1 濕法煙氣脫硫技術(shù)

 

國內(nèi)大部分焦化廠大多選擇濕法煙氣脫硫技術(shù)，利用焦化現(xiàn)有氨水進行濕法脫硫。

 

2.2 干法煙氣脫硫技術(shù)

 

具有代表性的技術(shù)方案為河南金馬集團煙氣脫硫采用活性炭基新型催化劑干法脫硫工藝技術(shù)，與山西太鋼焦化廠選擇的SDS 干法脫硫技術(shù)。

 

2.3 半干法煙氣脫硫技術(shù)

 

目前國內(nèi)半干法脫硫技術(shù)主要以中冶焦耐研發(fā)的SDA 法為主。

 

2.4 其他的煙氣脫硫方法

 

最近幾年，科技突飛猛進，國內(nèi)的相關(guān)單位研制出了一些新的脫硫技術(shù)，比如超重力脫硫技術(shù)等，但大多還處于實驗階段，有待于進一步的工業(yè)應(yīng)用驗證。

 

3 脫硝技術(shù)

 

焦爐煙道氣中NOx 生成途徑

 

1）燃料型NOx ：是燃料中的含N 物質(zhì)及焦爐“竄漏”使部分荒煤氣，在（600~800℃）燃燒過程生成的；（為輔）

 

2）快速型NOx，是當(dāng)碳氫化合物燃料過濃燃燒時，在反應(yīng)區(qū)附近快速生成的；（為輔）

 

3）熱力型NOx ：是由空氣中的N2 在高溫條件下（1 200~1 350℃）與氧氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)生產(chǎn)的；（為主）

 

常見的脫硝技術(shù)中，控制煙氣中排放的NOx，選擇性催化還原法（SCR）為目前主流技術(shù)。

 

4 脫硫+脫硝工藝技術(shù)方案

 

4.1 低溫催化脫硝+氨法脫硫

 

該方案在目前焦化行業(yè)為主流工藝，工藝成熟，應(yīng)用最廣。

 

4.1.1 低溫催化脫硝技術(shù)特點

 

1）該技術(shù)路線短、投資、運行成本低、操作方便；

 

2）該技術(shù)還原劑采用濃氨水，脫硝產(chǎn)物為N2 和H2O，且生產(chǎn)安全。

 

4.1.2 氨法脫硫技術(shù)特點

 

1）脫硫、捕霧、除塵一塔式結(jié)構(gòu)，占地面積小、流程短、投資省、容易操作；

 

2）脫硫塔采用板式結(jié)構(gòu)，能夠適應(yīng)煙氣量的波動；

 

3）氨法脫硫效率高，可適合煙氣中硫含量波動范圍大；

 

4）因該工藝溫降大，造成煙囪白煙現(xiàn)象明顯，容易形成“視覺污染”。

 

4.2 旋轉(zhuǎn)噴霧半干法脫硫（SDA）+中低溫選擇性催化還原法脫硝（SCR）技術(shù)方案

 

焦爐煙氣首先經(jīng)過匯總煙道進入脫硫 GGH 換熱器同脫硫后的煙氣進行換熱，換熱后未脫硫煙氣（≤ 140℃）進脫硫塔，煙氣中SO2、H2O、O2 被脫硫塔內(nèi)催化劑吸附后反應(yīng)變成稀硫酸，經(jīng)脫硫后的煙氣經(jīng)過脫硫 GGH 與脫硫前煙氣進行換熱并加熱，使進入脫硝系統(tǒng)煙氣溫度升至約 200℃（若煙氣溫度偏低，且催化劑性能降低后，將利用過煙氣加熱爐升溫系統(tǒng)對煙氣進行再加熱，保證催化劑足夠的催化活性）后進入 SCR脫硝段進行脫硝，脫硝后煙氣由煙氣凈化系統(tǒng)引風(fēng)機送回原囪排放。焦爐煙氣脫硫脫硝凈化系統(tǒng)與焦爐主系統(tǒng)相對獨立，自成體系，有利于今后焦爐的正常運行與維護。在大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)配套的焦化廠煙道氣脫硫脫硝項目是比較成功的工程實踐。但該方案也存在一定的不足，主要表現(xiàn)在脫硫工序采用鈉鹽作為脫硫劑，生成的硫酸鈉暫時處理困難，需要進一步拓展工藝。

 

5脫硫脫硝工藝電氣自動化控制基本要求

 

焦爐煙氣脫硝余熱利用系統(tǒng)高壓負荷有2 臺增壓風(fēng)機，采用10kV變頻器控制，采用常規(guī)綜合保護，并引入PLC控制系統(tǒng)。

 

5.1 UPS系統(tǒng)

 

系統(tǒng)供電配UPS 電源，最好按照雙機并聯(lián)冗余進行配置，UPS 最好選擇工頻。

 

控制系統(tǒng)選用PLC 控制系統(tǒng)，系統(tǒng)為冗余配置。

 

5.2 儀表控制系統(tǒng)

 

為保證脫硫脫硝系統(tǒng)正常運行和穩(wěn)定達標，脫硫脫硝裝置的控制系統(tǒng)能夠完成自動開、停機，能夠自動完成正常運行時各項實時檢測功能，具備連鎖功能以防誤操作。能夠在HMI 操作站上進行全部操作、監(jiān)視；能夠顯示和處理工藝報警；能夠打印報警歷史和有關(guān)重要參數(shù)的運行報表；能夠完成與焦爐中控室之間的通訊。

 

對脫硫脫硝脫硝系統(tǒng)各設(shè)備進行在線檢測與控制，通過合理的控制系統(tǒng)配置，實現(xiàn)必要設(shè)備的連鎖控制和工藝參數(shù)的優(yōu)化控制。建成后，控制水平將達到在控制室內(nèi)完成對脫硫、脫硝系統(tǒng)的正常啟、停；完成正常的運行監(jiān)視、操作和事故報警等事項。

 

脫硫脫硝系統(tǒng)設(shè)有必要參數(shù)檢測功能，即進入脫硝系統(tǒng)還原劑儲存及輸送裝置前及排出脫硝系統(tǒng)進入煙囪前的煙氣溫度、壓力、流量等參數(shù)檢測及控制；脫硝還原劑儲存液位檢測；SCR 反應(yīng)器壓差、溫度及閥門等檢測及控制；所供儀表和控制設(shè)備能保證穩(wěn)定、可靠。

 

焦爐生產(chǎn)過程中煙氣的氮氧化物及二氧化硫濃度首先經(jīng)過檢測系統(tǒng)的檢測，按檢測數(shù)據(jù)的信號反饋給計算機，計算機按氮氧化物及二氧化硫排放濃度指標經(jīng)過運行計算后，對脫硝及及脫硫劑噴射裝置發(fā)出控制指令，達到經(jīng)濟運行的目的。

 

脫硫脫硝系統(tǒng)的煙氣檢測和控制系統(tǒng)留有接口，與政府部門實施的煙氣在線監(jiān)測聯(lián)網(wǎng)，以便對脫硫脫硝效果隨時檢測與管控。

 

為了保證余熱回收系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，除了配備必要的就地顯示儀表外，還需配備帶信號傳感器的遠傳儀表，將所有需要監(jiān)控的參數(shù)集中到PLC 系統(tǒng)，然后通過PLC 編程，最終在上位機上顯示并具有可操作性。