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(biāo)準(zhǔn)》，規(guī)定自2015 年1 月1 日起實(shí)施，要求機(jī)焦?fàn)t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(duì)于特別地域范圍、時(shí)間執(zhí)行特別排放限值要求，規(guī)定機(jī)焦?fàn)t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?fàn)t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(duì)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?fàn)t加熱水平、加強(qiáng)焦?fàn)t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(biāo)準(zhǔn)》（GB16171–2012）排放要求，因此，要滿足排放要求，焦?fàn)t煙道氣污染物的末端治理技術(shù)（焦?fàn)t煙道氣脫硫脫硝技術(shù)），就顯得尤其重要。

 

2 脫硫技術(shù)

 

焦?fàn)t煙道氣污染物產(chǎn)生途徑：焦?fàn)t煙道氣中SO2 生成途徑主要是燃料中含S 物質(zhì)及焦?fàn)t“竄漏”使部分荒煤氣進(jìn)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(jìn)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(tuán)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(jìn)，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(shí)驗(yàn)階段，有待于進(jìn)一步的工業(yè)應(yīng)用驗(yàn)證。

 

3 脫硝技術(shù)

 

焦?fàn)t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?fàn)t“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?xì)浠衔锶剂线^濃燃燒時(shí)，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(diǎn)

 

1）該技術(shù)路線短、投資、運(yùn)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(diǎn)

 

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(dòng)；

 

3）氨法脫硫效率高，可適合煙氣中硫含量波動(dòng)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?fàn)t煙氣首先經(jīng)過匯總煙道進(jìn)入脫硫 GGH 換熱器同脫硫后的煙氣進(jìn)行換熱，換熱后未脫硫煙氣（≤ 140℃）進(jìn)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(jìn)行換熱并加熱，使進(jìn)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(duì)煙氣進(jìn)行再加熱，保證催化劑足夠的催化活性）后進(jìn)入 SCR脫硝段進(jìn)行脫硝，脫硝后煙氣由煙氣凈化系統(tǒng)引風(fēng)機(jī)送回原囪排放。焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝凈化系統(tǒng)與焦?fàn)t主系統(tǒng)相對(duì)獨(dú)立，自成體系，有利于今后焦?fàn)t的正常運(yùn)行與維護(hù)。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(xiàng)目是比較成功的工程實(shí)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(shí)處理困難，需要進(jìn)一步拓展工藝。

 

5脫硫脫硝工藝電氣自動(dòng)化控制基本要求

 

焦?fàn)t煙氣脫硝余熱利用系統(tǒng)高壓負(fù)荷有2 臺(tái)增壓風(fēng)機(jī)，采用10kV變頻器控制，采用常規(guī)綜合保護(hù)，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(jī)并聯(lián)冗余進(jìn)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(yùn)行和穩(wěn)定達(dá)標(biāo)，脫硫脫硝裝置的控制系統(tǒng)能夠完成自動(dòng)開、停機(jī)，能夠自動(dòng)完成正常運(yùn)行時(shí)各項(xiàng)實(shí)時(shí)檢測功能，具備連鎖功能以防誤操作。能夠在HMI 操作站上進(jìn)行全部操作、監(jiān)視；能夠顯示和處理工藝報(bào)警；能夠打印報(bào)警歷史和有關(guān)重要參數(shù)的運(yùn)行報(bào)表；能夠完成與焦?fàn)t中控室之間的通訊。

 

對(duì)脫硫脫硝脫硝系統(tǒng)各設(shè)備進(jìn)行在線檢測與控制，通過合理的控制系統(tǒng)配置，實(shí)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(dá)到在控制室內(nèi)完成對(duì)脫硫、脫硝系統(tǒng)的正常啟、停；完成正常的運(yùn)行監(jiān)視、操作和事故報(bào)警等事項(xiàng)。

 

脫硫脫硝系統(tǒng)設(shè)有必要參數(shù)檢測功能，即進(jìn)入脫硝系統(tǒng)還原劑儲(chǔ)存及輸送裝置前及排出脫硝系統(tǒng)進(jìn)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(chǔ)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?fàn)t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(hào)反饋給計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)按氮氧化物及二氧化硫排放濃度指標(biāo)經(jīng)過運(yùn)行計(jì)算后，對(duì)脫硝及及脫硫劑噴射裝置發(fā)出控制指令，達(dá)到經(jīng)濟(jì)運(yùn)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(shí)施的煙氣在線監(jiān)測聯(lián)網(wǎng)，以便對(duì)脫硫脫硝效果隨時(shí)檢測與管控。

 

為了保證余熱回收系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，除了配備必要的就地顯示儀表外，還需配備帶信號(hào)傳感器的遠(yuǎn)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(jī)上顯示并具有可操作性。