关于实现焦炉煤气用户烟气SO2超低排放的探讨

王玉兴，吴礼云

（首钢京唐公司能环部，河北唐山 063000）

1 焦炉煤气系统工艺流程

首钢京唐公司焦化共有6 座复热式顶装焦炉，其中ABCD 4 座焦炉发生的焦炉煤气主要供给冷轧、球团、烧结、CCPP、热轧等用户加热炉使用；EF两座焦炉发生的煤气主要供给MCCR、中厚板、冷轧热基镀锌线和酸再生加热炉使用；焦炉煤气柜作为焦炉煤气系统的稳压和保安全设施，发电机组作为焦炉煤气动态盈亏调整用户。工艺流程示意如图1所示。

图1 焦炉煤气工艺流程示意图

根据生产需求，刚性用户为冷轧、热基镀锌、烧结、球团、CCPP等；可调用户为热轧、中厚板、MCCR等；调整用户为发电机组等。

2 系统存在问题

（1）《钢铁工业大气污染物超低排放标准》提出，烟气SO2排放限值35 mg/m3，其中炼铁、炼钢、轧钢工序SO2排放限值50 mg/m3。预计后续环保要求将不断提高。

（2）焦化6 座焦炉送出焦炉煤气设计标准为，H2S≤200 mg/m3，通过调整工况，实际H2S 含量可控制在120 mg/m3左右，但部分用户烟气SO2含量仍不满足环保排放标准。

（3）刚性焦炉煤气用户配置有烟气处理设施或精脱硫设施，但部分可调用户无烟气处理设施或焦炉煤气精脱硫设施，如热轧、中厚板、MCCR 工序加热炉，煤气用量较大时，烟气SO2排放值处于排放标准上限，存在阶段性超标的问题。

（4）焦化一次脱硫设施检修期间，送出焦炉煤气的H2S 含量较高，各产线只能检修配合，影响生产，增加企业运行成本。

3 制定措施

（1）源头治理

一是在EF 2 座焦炉煤气一次净化设施后增加精脱硫装置，图2 所示，送出的焦炉煤气H2S 含量可控制在20 mg/m3以下，降低中厚板、MCCR 等用户的加热炉烟气SO2含量。

精脱硫装置由升压、电捕焦、脱硫三个工序组成，EF两座焦炉发生的焦炉煤气经风机加压后进入电捕焦工序，除去夹带的焦油和其他雾滴状杂质后，送至脱硫工序，脱硫工序选用干法脱硫技术，由多塔并联组成，最大处理能力与焦炉煤气发生量匹配。

图2 精脱硫装置

按照目前煤气平衡情况，热轧混合煤气有20%左右为精脱硫后的焦炉煤气，精脱硫改造前热轧混合站入口焦炉煤气硫化氢含量平均在120 mg/m3左右，改造后可降低20 mg/m3左右。

二是计划在ABCD 焦炉出口总管与新增脱硫装置之间增加连通管，尽可能发挥新增焦炉煤气净化设施的处理能力。尤其是当ABCD 焦炉一次净化设施检修时，可将部分含硫较高的焦炉煤气送至精脱硫装置进行处理，降低对用户烟气SO2的影响。

（2）过程调控

如图3所示，热轧用混合煤气由高炉煤气、焦炉煤气、转炉煤气或天然气（NG），按照一定比例混合混合后供给，目标热值在（9 160±418）kJ/m3。其中焦炉煤气热值1 7556 kJ/m3（含硫120 mg/m3左右），高炉煤气热值3 344 kJ/m3（含硫100 mg/m3左右），转炉煤气热值6 688 kJ/m3（含硫10 mg/m3左右），因此，当转炉煤气比例越高，混合煤气总体热值越低，加热炉烟气SO2含量越低。

一是优化热轧用混合煤气配比，降低焦炉煤气（COG）和高炉煤气(BFG)配比量，提高转炉煤气(LGD)比例。

正常生产期间，混合煤气使用量可达15万m3/h以上，此时烟气SO2含量较高，较难控制，依据以上数据计算，控制转炉煤气配比量在5万m3/h以上，可确保热轧加热炉烟气SO2含量达到排放。

图3 煤气混合站

二是测量系统优化。加热炉烟气SO2的监测值来自于热轧加热炉烟气在线仪表测量值,混合煤气要经过约3 km 长的管道送到加热炉，煤气燃烧之后经加热炉烟气检测后才能得到SO2数据，由调度之间反馈数据，时间滞后较长，不利于及时调整煤气比例。因此，在煤气混合站出口总管增加硫化氢在线检测仪器，设定报警值，辅助对煤气混合站优先调整，同时将用户烟气SO2在线实时数据与热轧混合控制画面放在一起，缩短调整响应时间。

（3）末端优化

推进轧钢工序低温出钢，降低对混合煤气热值的要求，从而降低混合煤气中硫含量较高、热值高的焦炉煤气比例。具体措施如下：

推进出钢温度下限控制，降低二加段末温度20℃，降低耐候钢对前后钢种温度的影响，经试验轧制状态稳定；调整SPC 统计规则，1580 产线推进IF钢1 150℃出钢试验，整体按PES 下限控制；2250 产线推进IF 钢低温试验，整辊期排产3.5 mm 以上厚度，按1 170℃出钢，产品质量满足要求；优化排产，高强钢减薄降低过渡料使用；优化加热炉模型参数，冷热坯混装的炉间差较之前降低约10℃；调整加热炉炉膛辐射系数，降低炉次间温差。

通过以上措施，混合煤气的热值由9 160 kJ/m3降低到8 360 kJ/m3，满足生产要求，按照以上各种煤气热值及硫含量计算，混合煤气H2S 含量可降低16 mg/m3左右。

（4）打造保障体系

引入气源稳定，压力为1.6 MPa 的市政天然气，经调压至0.5 MPa 后使用，同时将现有的LNG 储罐作为应急备用，确保供应能力达到1.5 万m3/h 以上。在用户煤气用量较大、焦炉煤气含硫异常或转炉煤气供应异常等情况下使用，可保各用户烟气SO2达标排放。

4 效果总结及计划

通过对全流程进行优化，采取上述综合措施，目前我公司所有焦炉煤气用户实现了烟气SO2达标排放，图4 为随机抽取的正常生产期间热轧加热炉某天的烟气SO2含量在线数据。

其中混合煤气热值8 360 kJ/m3、焦炉煤气平均3.5 万m3/h、转炉煤气平均5 万m3/h、高炉煤气平均6.5 万m3/h、天然气平均0.5 万m3/h，全天烟气SO2含量平均在30 mg/m3，远低于超低排放50 mg/m3的要求，满足环保A 级要求。后续将重点研究在环保达标排放的前提下，如何降低各工序燃料成本。

图4 加热炉烟气SO2含量在线数据