焦炉烟气超低排放技术的研究与应用

刘志军

阳光华泰能源有限责任公司华泰一厂炼焦车间 山西运城 043300

1 焦炉烟气的生成

在炼焦生产过程中，烧结释放出了大量的SO2气体。这些SO2气体主要是由含铁原料和燃料中的硫化物氧化而生成，伴随着整个炼焦工艺进程，形成了SO2气体，持续排放，伴随烧结温度的不断提升，各种助燃，空气氧含量和燃料颗粒尺寸发生不断变化。凝胶工艺过程中的SO2气体有规律的排放出来，这一规律被认定为烧结过程中的燃料用量。当烧结过程中，原料的水分和含硫量以及矿石的酸碱度在正常变化范围之内时，如果温度接近了烧结工艺烟气温度的峰值可以认为已进行到烧结终点前，这时烟气排放中的SO2浓度会达到整个烟气排放的峰值[1]。烧结工艺中除了SO2气体，还有很多的NOx，其中95%左右的NOx为NO气体在烧结工艺过程中烧结及各蜂箱烟气中的NO浓度比例较为均衡，并且NO气体的含量浓度较高，为了降低烧结工艺中NO气体的排放，可采用提高烧结矿酸碱度的方法或者加厚烧结料厚度，这样的工艺模式改善，更有利于促进其中的氧化钙和三氧化二铁生成，从而起到催化作用，完成CO气体对NOx的还原效果，通过这样的公益模式改善，可以大幅度降低烟气中NOx，气体燃料，煤和焦炭燃烧也会伴随产生大量的COx气体，致使在整个工艺中烟气中的COx快速上升，伴随整个工艺的进程，COx会持续下降，最后呈小波动趋势，在烧结工艺终点时，烧结烟气中的氧含量大约为21%，COx的含量浓度几乎接近为0。

2 焦炉烟气超低排放技术研究与应用

2.1 方案研究

根据烟气特性和现场实际情况确定工艺路线。根据焦炉烟气温度高、粉尘少的特点，脱硫前选择中高温SCR脱硝装置，但中高温SCR所需温度为280℃。例如，焦炉烟气温度（180-250℃）相对较低。脱硝前需加加热装置，再将余热回收后进入脱硫塔。因此，选择热风炉对烟气进行加热，废热锅炉回收废热蒸汽[2]。

1#、2#焦炉烟气密度相半干脱硫和脱氮项目研究了高温选择性催化还原的耦合机制的多元的污染和余热梯级利用焦炉烟气温度较高,并且建造了一个一半的温度和流量自适应与干法烟气超低排放处理技术系统为核心的图1所示。

图1 中高温SCR+余热利用+半干法脱硫超低排放技术流程

采用脱硫脱硝装置处理的焦炉烟气排放指标达到《焦化化工污染物排放标准》GB16171-2012规定的特定区域排放限值。为了实现烟气超低排放，在不改变原有半干法脱硫除尘工艺的情况下，通过实验模拟和技术应用实现了超低排放。

2.2 改造方案

2.2.1 氨水杂质化验及应对措施

氨杂质检测结果表明，杂质大部分为硫化物晶体，颗粒大小较小。它们被悬浮在氨中，所有的杂质在加热到60°C左右时被溶解。对策:在氨罐与氨冷凝器之间安装φ2000mm、高度4000mm的储罐，作为氨杂质沉淀罐。根据杂质的特点，在输送管道中加入蒸汽伴流，使杂质在输送过程中溶解在氨水中而不结晶。

2.2.2 喷氨格栅优化技术的应用

喷氨格栅作为脱硝系统的核心部件，在烟道截面的2D范围内独立调整各喷点的喷氨量，相对增加中心部位的喷洒流量，使还原剂与烟气在到达催化剂之前按照设计的氨氮摩尔比混合。

2.2.3 脱硫塔技术创新

采用双级密相干塔脱硫技术，通过二级脱硫塔，进一步保证了脱硫效率。脱硫塔中的脱硫剂量为120-140t，已经达到脱硫系统的极限，只能从气流分布入手，均匀脱硫剂的分布，增加脱硫剂的循环次数，进而提高脱硫效率。

具体实施方案：二级塔加导流板，档板与中心线的距离调整为800mm，尺寸为3900mm×500mm×10mm，与塔顶的水平夹角为50°；在一级塔螺旋给料机上方增加中间仓，10个均风阀处各加一块导流板，导流板为R800弧形板，弧长292mm，弧心向下，与均分口顶的间距为100mm。将中间档板与中心线的距离调整为800mm后，稍有利于烟气充满大灰斗的下半部分，但在大灰斗上半部分形成的回流空间会略有增大，有利于提高脱硫效率。改造后的效果：一级塔、二级塔、除尘仓室气流分布均匀，脱硫灰循环分布正常，改善了脱硫效果，并减少气流对布袋的冲刷。

2.2.4 袋式除尘器的优化

通过磷粉实验发现，除尘器内的均匀空气不够均匀，除尘室之间的阻力偏差较大，导致前端除尘器布袋磨损严重。通过调整吹扫顺序和脉冲宽度，调整各除尘室的阻力，再调整脱硫剂灰仓的灰量，使脱硫剂能够均匀循环。加了回流板后，除尘器内的均匀气流分布更加均匀，布袋不会遭受的重大磨损[3]。为了稳定各项排放指标，把布袋全部更换为浙江华基的PPS+超细纤维+覆膜布袋，效果良好。

3 结语

伴随着我国冶金焦化企业的快速发展，致使我国的环境保护问题较为突出，目前主要是烟气中的二氧化硫和氮氧化物排放，由于目前环保相关设施投资费用较高，许多企业难以承受，所以我们在后期的研发工作中，应该注意脱硫脱硝工艺技术的升级与经济效益降低等问题，并结合我国的生产实际，针对不同的生产技术进行相应的技术改造。从而在保证我国冶金企业焦化生产过程中降低污染物的排放，保证我国的冶金工业实现可持续发展。