9 焦爐煙氣脫硫脫硝凈化技術(shù)在鞍鋼的應用-王甘霖

1、 焦爐煙氣脫硫脫硝凈化技術(shù)在鞍鋼的應用鞍鋼股份煉焦總廠2018年9月 一、前言 前言 隨著環(huán)保排放標準越來越嚴，自2015年1月1日起，現(xiàn)有焦化企業(yè)開始 嚴格執(zhí)行煉焦化學工業(yè)污染物排放標準（GB 16171-2012）。 顆粒物排放濃度小于等于30 mg/m3 二氧化硫排放濃度小于等于50 mg/m3 氮氧化物排放濃度小于等于500 mg/m3顆粒物排放濃度小于等于15 mg/m3 二氧化硫排放濃度小于等于30 mg/m3 氮氧化物排放濃度小于等于150 mg/m3煉焦化學工業(yè)污染物排放標準（GB 16171-2012）重點地區(qū)執(zhí)行特別排放限值：煉焦化學工業(yè)污染物排放標準（GB 16171-2

2、012）對一般地區(qū)焦爐煙囪煙氣排放作出了規(guī)定 前言鞍鋼股份煉焦總廠所在地的鞍山地區(qū)屬于一般控制區(qū)，執(zhí)行表5排放標 準，目前全國重點控制區(qū)域如下： 重點控制區(qū)范圍 區(qū)域名稱 省份 重點控制區(qū) 區(qū)域名稱 省份 重點控制區(qū) 京津冀 北京、天津、河北 北京、天津、 石家莊、唐山、保定等 其他區(qū)域 湖北湖南重慶四川福建山西陜西甘肅 武漢長沙重慶成都 福州、三明太原 西安、咸陽蘭州 銀川 長三角 上海、江蘇、浙江 上海、南京、蘇州、揚州、杭州、寧波、嘉興等 珠三角 廣州 廣州、深圳、珠海、佛山、肇慶、惠州等 遼寧 遼寧 沈陽等 山東 山東 濟南、青島、淄博、廊坊、日照等 二、焦爐煙氣脫硫脫硝凈化技術(shù)應用背

3、景 焦爐煙氣脫硫脫硝凈化技術(shù)應用背景 煉焦總廠現(xiàn)有八座6米焦爐和四座7米焦爐，焦炭設計產(chǎn)能730萬噸/年，采 用混合煤氣加熱，焦爐燃燒煙氣中顆粒物濃度小于30mg/m3、SO2濃度為20 160mg/m3、NOx濃度為300730mg/m3，存在污染物排放情況。 以煉焦總廠7#焦爐煙囪為例，為確保污染物在線監(jiān)測指標達標排放，2016年11月份起，采取了將7#、8#焦爐周轉(zhuǎn)時間由19小時延長至22小時及配煤硫份降至0.65%以下兩項措施。延長周轉(zhuǎn)時間使焦炭日減產(chǎn)373.6噸，此組焦爐產(chǎn)能下降 13.63%。由于鞍鋼焦炭本身就存在缺口，需要外購，而2017年外購焦炭比自產(chǎn)焦炭成本約高500800元

4、/噸，控制配煤硫份噸焦成本增加2030元/噸， 兩項合計2017年7#、8#爐全年共增加成本1億多元，經(jīng)濟效益損失巨大。 鑒于環(huán)保壓力和巨大經(jīng)濟損失，焦爐煙氣污染物治理迫在眉睫。如果不治理，將很快面臨停限產(chǎn)的嚴峻形勢。基于此形勢，公司各層領導非常重視，下定決心建設焦爐煙氣治理項目，經(jīng)過十多次的考察、交流及論證，最終確定由鞍鋼集團工程技術(shù)排放。 進行煙氣脫硫脫硝處理，保證污染物指標穩(wěn)定達標 三、焦爐煙氣脫硫脫硝技術(shù)簡介 焦爐煙氣脫硫脫硝技術(shù)簡介 1、脫硫脫硝工藝選擇 焦爐煙氣主要污染物有SO2、NOx、顆粒物、硫化氫、一氧化碳等，煙氣中二氧化硫較低、氮氧化物較高。因此脫硝的選擇較為重要，焦爐煙氣

5、溫度范圍為180210 ，低于常規(guī)鍋爐SCR（選擇性催化還原法）脫硝催化劑的反應溫度320420，屬于中低溫脫硝。 另外，出于焦爐生產(chǎn)需要，煙囪必須時刻保持熱備狀態(tài)，且溫度不得低于135。 結(jié)合焦爐煙氣特點，經(jīng)過多種方案比選，最終選用“SDS干法脫硫+中低溫SCR脫硝除塵”工藝技術(shù)，對焦爐煙氣及干熄焦預存段放散廢氣中的多項污染物 進行凈化。 焦爐煙氣脫硫脫硝技術(shù)簡介SDS干法脫硫+中低溫SCR脫硝 焦爐煙氣脫硫脫硝技術(shù)簡介2、SDS干法脫硫工藝簡介 經(jīng)研磨后的將脫硫劑（NaHCO3粉末，約700目）均勻噴射在管道內(nèi)，脫硫劑在管道內(nèi)被熱激活，比表面積迅速增大，與煙氣充分接觸，發(fā)生化學反應，煙氣中

6、的SO2等酸性物質(zhì)被吸收凈化，經(jīng)吸收SO2等酸性物質(zhì)并干燥的含粉料煙氣進入布袋除塵器進行進一步的脫硫反應及煙塵凈化，脫硫除塵后的煙氣再進行脫硝。主要發(fā)生化學反應： 2NaHCO3+SO2+1/2O2Na2SO4+2CO2+H2O 2NaHCO3+SO3Na2SO4+2CO2+H2O SDS干法脫硫技術(shù)特點: 1）全干系統(tǒng)，無需用水,不產(chǎn)生廢水； 2） 系統(tǒng)簡單，操作維護方便，脫硫劑直接噴入管道； 3） 副產(chǎn)物（90%的Na2SO4、10%Na2SO4）可以回收利用； 4） 脫硫效率非常高，適應焦爐工況； 5） 靈活性高，通過調(diào)節(jié)脫硫劑噴入量來滿足不同排放標準的要求。 焦爐煙氣脫硫脫硝技術(shù)簡介副

7、產(chǎn)物成份: 副產(chǎn)物為干態(tài)粉狀料，其大致的成份如下： 90% Na2SO4 Na2CO3 10% 容重：0.50.7t/m3； 粒度：2035m 副產(chǎn)物利用途徑: 鞍鋼進行固廢資源化利用：作為固結(jié)劑生產(chǎn)原材料,工廠在鲅魚圈已建成調(diào)試完，并進行了一部分副產(chǎn)物加工，將陸續(xù)處理后期產(chǎn)生的副產(chǎn)物。 焦爐煙氣脫硫脫硝技術(shù)簡介3、SCR脫硝工藝簡介 在裝有催化劑的脫硝反應器內(nèi)用氨做還原劑來脫除煙氣中的氮氧化物， NOX經(jīng)脫硝反應轉(zhuǎn)化成氮氣和水蒸氣。 主要發(fā)生化學反應： 4NO+4NH3+O2 4N2+6H2O 2NO2+4NH3+O2 3N2+6H2O SCR脫硝技術(shù)特點: 1） 中低溫SCR反應，減少了對

8、煙氣再加熱的能源消耗，降低運行費用； 2） 蜂窩式催化劑，適用于焦爐這種低塵煙氣，大的比表面積降低了催化劑 的用量； 3） 裝置結(jié)構(gòu)簡單，并且脫除效率高（90%以上），運行可靠。 四、脫硫脫硝技術(shù)在鞍鋼的應用情況 脫硫脫硝技術(shù)在鞍鋼的應用情況1、焦爐燃燒廢氣凈化處理情況 （1）7#焦爐燃燒廢氣基本參數(shù)見下表表1 煉焦總廠7#焦爐基本情況 序號 參數(shù)名稱 單位 數(shù)量 備注 1 焦爐產(chǎn)能 萬t/a 50 2 配煤硫份 % 0.750.8 3 煙氣流量 萬Nm3/h 14 實際平均為12.8 4 煙氣溫度 180210 實際平均為209 5 廢氣中SO2濃度 mg/m3 20150 實際平均為65

9、6 廢氣中NOx濃度 mg/m3 300630 實際平均為420 7 廢氣中顆粒物濃度 mg/m3 30 脫硫脫硝技術(shù)在鞍鋼的應用情況（2）7#爐焦爐煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)工藝流程 焦爐煙氣從機側(cè)、焦側(cè)地下煙道引出，煙氣合并后在管道內(nèi)與噴入的脫硫劑接觸反應，進入布袋除塵器，凈化后的煙氣與加熱爐產(chǎn)生的熱氣混合達到180以上，在進入脫硝反應器，脫硝后的煙氣經(jīng)增壓風機送回煙囪排放 ，確保煙囪熱備。 （3）焦爐煙氣脫硫脫硝項目建設運行情況 煉焦總廠7#爐脫硫脫硝裝置于2017年10月10日開工建設，2018年2月2日熱負荷試車成功，順利完成功能考核測試，各項指標達到設計要求。鑒于此環(huán)保項目建設工期短且一次性

10、投產(chǎn)達標，我廠其余9套脫硫脫硝裝置也采用了相同的技術(shù)，目前均投入運行，所有焦爐煙囪實現(xiàn)污染物達標排放。 脫硫脫硝技術(shù)在鞍鋼的應用情況2、干熄焦放散廢氣處理情況 （1）7#焦爐配套干熄焦放散廢氣基本參數(shù)見下表 表2 煉焦總廠7#焦爐配套干熄焦基本情況 序號 參數(shù)名稱 單 位 數(shù)量 備注 1 干熄爐排焦量 t/h 140 2 循環(huán)風機風量 萬m3/h 16.5 3 預存段煙氣流量 萬Nm3/h 2 4 煙氣溫度 120 5 廢氣中SO2濃度 mg/m3 1800 實際平均為560 6 廢氣中顆粒物濃度 mg/m3 260 脫硫脫硝技術(shù)在鞍鋼的應用情況（2）干熄焦煙氣凈化工藝流程 最初設計為小風機將

11、干熄焦預存段放散煙氣引出，在引出管道上與噴入的脫硫劑接觸反應后進入布袋除塵器，凈化后的煙氣送回干熄焦除塵器煙囪進行排放。在實際運行時，發(fā)現(xiàn)預存段煙氣引出后，實際煙溫由120下降 至60左右，達不到脫硫反應所需的溫度。經(jīng)反復的研究，修改設計方案， 增加約200萬改造費用，將預存段煙氣先經(jīng)除塵器凈化，再并入焦爐煙氣管道，與焦爐煙氣混合后經(jīng)脫硫脫硝凈化后從焦爐煙囪排出。 （3） 干熄焦煙氣脫硫凈化運行情況 將干熄焦含SO2濃度較高預存段放散煙氣處理后，干熄焦除塵器煙囪排放的各項指標實現(xiàn)了達標排放。由此我廠其余5套干熄焦的預存段放散煙氣均 采用了相同的工藝技術(shù)，目前已全部并入相應的脫硫脫硝系統(tǒng)凈化處理

12、，所有干熄焦除塵器煙囪實現(xiàn)污染物達標排放。 脫硫脫硝技術(shù)在鞍鋼的應用情況3、焦爐煙氣（干熄焦）凈化處理后指標控制情況（1）要求達到標準見下表： 表3 7#焦爐要求達到的標準序號 指 標 單 位 考核標準 1 焦爐煙囪排放SO2濃度 mg/m3 30 2 焦爐煙囪排放NOx濃度 mg/m3 150 3 焦爐煙囪排放顆粒物濃度 mg/m3 15 4 干熄焦除塵器煙囪排放SO2濃度 mg/m3 100 5 干熄焦除塵器煙囪排放顆粒物濃度 mg/m3 50 脫硫脫硝技術(shù)在鞍鋼的應用情況（2）實際運行排放指標 為充分檢驗脫硫脫硝的實際效果，煉焦總廠自2018年3月份開始，焦爐 恢復正常結(jié)焦時間及配煤硫份

13、，詳細標定脫硫脫硝系統(tǒng)運行情況。自5月份將干熄焦煙氣并入焦爐煙氣進行處理，均未影響焦爐及干熄焦的正常生產(chǎn)，指標見下表。 表4 7#爐實際運行排放指標情況 序號 指標 單位 4月份 5月份 6月份 7月份 1 焦爐煙囪排放SO2 mg/m3 9.8 16.7 16.9 19.1 2 焦爐煙囪排放NOx mg/m3 103.1 107.7. 175.1 181.1 3 焦爐煙囪排放顆粒物 mg/m3 5.7 7.1 5.1 3.6 4 干熄焦除塵煙囪排放SO2 mg/m3 112.3 63.3 65.8 70.6 5 干熄焦除塵煙囪排放顆粒物mg/m3 22.1 15.6 16.1 15.3 脫硫

14、脫硝技術(shù)在鞍鋼的應用情況入口及出口SO2對比曲線入口及出口NOx對比曲線入口及出口顆粒物對比曲線 脫硫脫硝技術(shù)在鞍鋼的應用情況4、脫硫脫硝對焦爐加熱系統(tǒng)的影響情況 焦爐煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)運行后，焦爐加熱所需的煙道吸力由煙囪改為風 機提供，脫硫脫硝風機運行的穩(wěn)定性直接影響焦爐加熱系統(tǒng)的安全，所以必須要充分認識存在安全隱患，由此，組織進行了停風機試驗。 （1） 試驗前準備 確認焦爐停止加熱，確認高爐煤氣和焦爐煤氣交換旋塞在關(guān)閉狀態(tài)。 （2） 試驗步驟 控制機焦側(cè)煙道閘板全關(guān)； 控制脫硫脫硝風機急停； 確認打開機焦側(cè)煙道閘板聯(lián)鎖打開； 觀察記錄機焦側(cè)分煙道吸力變化情況。 脫硫脫硝技術(shù)在鞍鋼的應用情況（

15、3）試驗結(jié)果 風機停后，煙道旁路閘板連鎖能迅速動作，并在2s能完全打開； 風機停后，焦爐機焦側(cè)吸力迅速下降，5s內(nèi)機側(cè)吸力由260Pa降至148Pa、焦側(cè)吸力由280Pa降至138Pa，焦爐蓄熱室頂部吸力迅速下降，5s后出現(xiàn)正壓情況，極易出現(xiàn)地下室煤氣泄漏帶來的中毒或爆炸事故，這種情況與試驗時停止加熱時間長，機焦側(cè)分煙道調(diào)節(jié)翻板接近關(guān)閉位置有一定關(guān)系； 脫硫脫硝調(diào)整工況需滿足焦爐機焦側(cè)分煙道調(diào)節(jié)翻板有一定的調(diào)節(jié)空間，同時在脫 硫脫硝風機故障停機時，焦爐第一時間切斷加熱煤氣。 五、總結(jié) 脫硫脫硝技術(shù)在鞍鋼的應用情況1、鞍鋼焦爐脫硫脫硝穩(wěn)定運行后，焦爐煙囪排放顆粒物、SO2、NOx指標均達到國家環(huán)保標準規(guī)定要求。釋放了焦爐產(chǎn)能，避免了由于焦爐限產(chǎn)和調(diào)整配煤所帶來的巨大經(jīng)濟損失； 2、脫硫脫硝裝置將干熄焦預存段煙氣并入相應焦脫硫脫硝系統(tǒng)后，未造成干熄焦系統(tǒng)波動，解決了目前類似裝置運行造成干熄焦預存段壓力波動及干熄焦除塵器在線指標的問題； 3、脫硫脫硝裝置設計在焦爐煙道采用插板式隔斷裝置，風機突然停止時能迅速開啟隔斷裝置（2秒），使焦爐加熱所需的吸力能及時轉(zhuǎn)換，避免出現(xiàn)焦爐加熱系統(tǒng)吸力不足，蓄熱室煤氣泄漏導致中毒、爆炸等安全事故； 4、鞍鋼焦爐還增設了交換機蓄能器裝置，同時增加系統(tǒng)安全聯(lián)鎖：1）脫硫脫硝風機停，焦