煅后焦装置中如何加强余热锅炉的烟气净化

刘闯(中海油惠州石化有限公司，广东 惠州 516086)

1 煅后焦装置中余热锅炉的烟气净化的研究背景

自改革开放以来，我国经济发展水平迅速地提升，但是也带来了巨大的环境问题。我国的经济发展正在面临转型期，工业企业必须推进清洁化生产，降低自身对于区域内部的环境的影响程度，因此我国省市出台了相应的政策，对于工业的排放标准进行了严格的规定。企业必须根据各个省市的标准要求制定相应的计划，从而促进自身在新的时期的发展。中海油惠州石化有限公司根据《广东省地方排放标准-大气污染物排放限值》排放标准制定2017年环境监测计划，要求40万吨/年煅后焦装置2020年9月以后粉尘排放浓度为10 mg/m3，SO2排放浓度100 mg/m3，NOx排放浓度100 mg/m3。但是，在当前发展阶段装置自身无法达到这个标准，由于该装置当时根据国家排放标准(对NOx排放未作要求)仅设计了半干法脱硫及布袋除尘，粉尘排放浓度为20～50 mg/m3，SO2排放浓度300～350 mg/m3，NOx排放浓度120～160 mg/m3。排放量过大使得装置无法在取得经济效益的同时取得更高的社会效益。因此，本装置必须对自身的工艺进行创新和优化，所以本文就煅后焦装置中如何加强余热锅炉的烟气净化进行了研究，希望可以为相关部门进行相关工作提供有效的建议。

煅后焦是中低硫含量石油焦在1250～1350 ℃高温煅烧除掉水分、挥发份等小分子物资，自身密度、稳定性得到进一步提升的碳素材料，是制备铝行业阳极制品、其他行业石墨电极、增炭剂等的基本原料。煅后焦主要用于生产石墨电极、碳素制品、金刚砂、食品级磷工业、冶金工业及电石等。而石墨电极以及铝行业阳极制品则是最为常见的用途。在实际生产的过程中，煅后焦的烟气会产生大量的硫化物、硝化物等有害气体，因此工业企业必须引用相应的工艺进行生产，从而保证后续工作的进行。

本装置在生产的过程中，会产生大量的废弃物，通过对烟气的实际情况进行研究，不难发现其中硫化物和硝化物的排放量远远的高于规定的现行标准。其中，烟气中硫化物浓度为800 mg/m3，最高达2000 mg/m3，而NOx的排放量为200 mg/m3，最高达 250 mg/m3，粉尘浓度达为31.7 kg/h，最高达182 kg/h，这种超额排放会对区域内部的环境造成影响，因此需要在其中安装相应的净化设施，从而降低在生产的过程中的污染物的排放量，提升装置自身的环保系数，从而保证后续工作的进行。

另外，余热锅炉自身具有比较丰富的利用价值，为了保证实现余热的回收利用，我国已经针对这种措施进行了研究工作，从而实现了资源的再利用。

因此，煅后焦装置中加强余热锅炉的烟气净化的工艺对于传统的处理方式进行了改变和优化，大大提升了烟气处理的效率和实际效果，使得烟气可以实现有效的应用，其中的硫化物等有害气体得到了有效的处理，从而保证工业的清洁化生产，其具体的应用流程为：

本装置利用本公司焦化装置生产的中低硫含量的石油焦在回转窑里预热、加热到既定的温度，热源来自于石油焦煅烧过程中挥发的可燃气体以及喷入的重油。回转窑配置三次风机提供空气以供物料中挥发份充分燃烧。回转窑排料端设有燃烧罩。重油与燃烧风混合进入燃烧室燃烧，提供煅烧热量。

这种工艺下，共有大概140 000 m3/h(单台)烟气从余热锅炉装置排出，其中排出来的烟气温度约160 ℃。由于气体温度较热，因此需要从底部进入脱硫塔，使得其与装置内部已经加入的吸收剂、循环脱硫灰充分预混合，进行初步的脱硫反应，然后通过反应器底部的文丘里管的加速，吸收剂、循环脱硫灰受到气流的冲击作用而悬浮起来，形成流化床，进行第二步充分的脱硫反应。通过几次循环利用可以对烟气中的硫化物、粉尘等进行处理，从而保证硫化物的实际排放效果。

2 煅后焦装置中加强余热锅炉的烟气净化的工艺

烟气净化的目的是彻底消除内部的硫等有害气体，从而避免工业生产对区域内部的环境造成影响，危害我国的生态文明建设。

煅后焦装置中加强余热锅炉的烟气净化的重点就是脱硫、脱硝及除尘，从而降低工业废气对于工业的危害程度，因此该装置利用专门用于工业窑炉烟气脱硫除尘的“LJG工业窑炉新型高效干法脱硫除尘一体化工艺”以及两级联合脱硝方案，对烟气中存在的SO2、NOx和粉尘进行综合治理，并且保证实际事例的效果。

煅后焦装置烟气脱硫脱硝除尘一体化工程采用两炉一塔串联布置，并且在其中配套使用两套SNCR脱硝装置，一套脱硫除尘一体化装置及一套COA协同脱硝装置，与锅炉采用串联布置方式。具体而言，煅后焦装置中加强余热锅炉的烟气净化需要按照一定的工艺流程进行工作，从而保证烟气净化的实际效果，具体工艺流程如图1所示。

具体来说净化烟气的工艺主要是由脱硝、脱硫吸收塔、布袋除尘器、吸收剂制备及供应、物料循环、工艺水系统、电气及控制系统等部分组成，并且在其中预留吸附剂(活性炭)脱重金属系统接口，以解决在实际应用中可能出现的问题。保证该工业的实际应用效果。

图1 烟气净化工艺流程

实际上在应用的过程中通过该种工艺对于烟气中存在的有害物质以及有害气体进行及时的处理，其化学反应原理如下：

脱硝反应(以氨水为还原剂)：

脱硫反应：

以上是该工艺有效地发挥作用的实际工作原理，而具体的工艺流程的运转方式如同下文阐释：

SNCR+COA新型烟气脱硫脱硝一体化技术。其中SNCR为高温脱硝，通过将还原剂喷入炉膛或者反应区间的烟道，对氮氧化物进行还原降低NOx排放；COA低温脱硝为专利技术，通过在干法脱硫塔添加脱硝剂，将烟气中NO氧化成NO2后，再与钙基吸收剂反应吸收。通过两级逐级脱硝，满足NOx的排放标准。

首先余热锅炉排出的烟气进入吸收塔，在吸收塔内部将烟气和吸收剂、循环脱硫灰进行充分预混合，在其内部产生初步的脱硫反应，在这一区域主要完成吸收剂与烟气中容易发生反应的物质进行相应的化学反应，从而完成初步处理的工序。这种方法是对烟气进行初步处理，为了保证其排放标准可以和国家标准相符合，需要进行后续的处理。

烟气在进行第一次脱硫处理后，通过文丘里管循环流化床，由于气流的影响，物料以及其他物质产生强烈的湍流和混合，充分接触，在上升的过程中，不断形成絮状物，絮状物和解体的不断激烈的湍流气举，形成一个循环流化床锅炉的粒子流动代码(PFC)，内圈为气固间滑移速度，单粒间滑移率高达几十倍；吸收塔顶部的结构进一步增强了絮凝体的返出，进一步增加了塔内颗粒的床层密度，使床层内Ca/S比显著增大。循环流化床内的气固两相流动机制大大加强了气固间的传质传热，为实现高脱硫率提供了根本保证。

LJG系统在此时有效地发挥作用，在不增加吸附剂前提下，利用循环流化床中的钙基吸收剂物料颗粒来实现对重金属的部分脱除，这些物料具有高密度、表面积大、激烈湍动的特点，可以在实际应用中有效地发挥作用。之后借助脱硫系统配套的除尘装置对附着在Ca(OH)2和飞灰细颗粒表面上的重金属，进行捕集、脱除。同时，LJG系统预留了吸附剂(活性碳)脱重金属系统接口，使得经过处理后的烟气可以满足排放标准的实际需求，避免出现再次处理的现象，从而保证实际效果。

LJG系统作为一种全新的工艺，为了保证实际应用的效果，往往会在的出口扩管段设一套喷水装置，目的是为了提升内部的蒸发效果，保证后续工作的进行[1]。喷入雾化水以降低在进行脱硫反应器内的温度，使烟温降至高于烟气露点15 ℃以上，从而保证SO2与Ca(OH)2可以在内部进行反应转化为可以瞬间完成的离子型反应。吸收剂、循环脱硫灰在文丘里段以上的塔内进行第二步的充分反应，生成副产物CaSO3·1/2H2O，此外还有与SO3、HF和HCl反应生成相应的副产物CaSO4·1/2H2O、CaF2、CaCl2·Ca(OH)2·2H2O等。

烟气由于温度过高往往进行上升运动，颗粒一部分随烟气被带出吸收塔，另一半由于自身的特点比如其自重重新回流到循环流化床内，进一步增加了流化床的床层颗粒浓度和延长吸收剂的反应时间。喷入的用于降低烟气温度的水最为显著的作用就是加剧了内部的蒸发现象，以激烈湍动的、拥有巨大的表面积的颗粒作为载体，在塔内得到充分的蒸发，保证了进入后续除尘器中的灰，能够具有良好的流动状态和效果。

由于流化床中气固间良好的传热、传质效果，从而消除烟气内部的硫化物。另外在实际应用的时候需要对排烟温度进行严格的控制，保证其在高于露点温度15 ℃以上，因此在进行排烟的时候不需要再进行二次加热，整个系统也无须任何的防腐处理，保证实际工作的效率和水平。

净化后的含尘烟气从吸收塔顶部侧向排出，然后转向进入布袋除尘器，再通过引风机排入烟囱。利用除尘器捕集下来的固体颗粒，进入再循环系统进行再次循环处理，继续在系统内部参加反应，进行多次往复循环，实现；零污染排放。最后剩余的少量脱硫灰渣再次利用物料输送至脱硫灰仓内，再通过罐车或二级输送设备进行排放[2]。

3 结语

随着我国经济的发展和技术水平的提升，我国的工业企业面临着全新的发展局面和发展形式，使得相关部门不得不在实际工作的过程中对自身的工作模式和工作原理进行创新，从而提升自身在新时期的发展水平。因此，工业企业必须采取合理的措施对自身在生产的过程中排放的有害气体进行处理，从而避免工业生产的过程中对于区域内部的环境造成负面影响，进一步推进我国的生态文明建设。