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焦炉烟气脱硫脱硝工艺及控制技术分析

[日期:2020-03-05]   来源: 《化工设计通讯》   作者:   [字体: ]

摘 要:主要介绍了目前国内主要流行的焦炉烟气脱硫脱硝工艺,结合国家环保的实际要求,对各种工艺进行简单总结,为焦化脱硫脱硝工艺选择提供帮助与支持,在制定脱硫脱硝工艺技术方案时结合现场实际,避免在工程投产后在运行过程中出现不满足环保要求的状况。

1 前言

国家在2012 年重新修订了《炼焦化学工业污染物排放标准》,规定自2015 年1 月1 日起实施,要求机焦炉烟囱废气排放颗粒物排放不高于30mg/m3,二氧化硫不高于50mg/m3,氮氧化物为500mg/m3。对于特别地域范围、时间执行特别排放限值要求,规定机焦炉烟囱废气排放颗粒物排放不高于15mg/m3,二氧化硫不高于30mg/m3,氮氧化物不高于150mg/m3。

根据焦炉烟道气污染物产生的途径可从源头治理,尽量控制或减少污染物的产生;如:对加热燃料可以采用精脱硫技术、低N 燃烧技术(分段加热技术)、合理控制焦炉加热水平、加强焦炉操作管理水平等,但是很难满足新版《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171–2012)排放要求,因此,要满足排放要求,焦炉烟道气污染物的末端治理技术(焦炉烟道气脱硫脱硝技术),就显得尤其重要。

2 脱硫技术

焦炉烟道气污染物产生途径:焦炉烟道气中SO2 生成途径主要是燃料中含S 物质及焦炉“窜漏”使部分荒煤气进入燃烧室,当有O2 参与下燃烧生成的SO2。

常用的脱硫技术主要为以下几种。

2.1 湿法烟气脱硫技术

国内大部分焦化厂大多选择湿法烟气脱硫技术,利用焦化现有氨水进行湿法脱硫。

2.2 干法烟气脱硫技术

具有代表性的技术方案为河南金马集团烟气脱硫采用活性炭基新型催化剂干法脱硫工艺技术,与山西太钢焦化厂选择的SDS 干法脱硫技术。

2.3 半干法烟气脱硫技术

目前国内半干法脱硫技术主要以中冶焦耐研发的SDA 法为主。

2.4 其他的烟气脱硫方法

最近几年,科技突飞猛进,国内的相关单位研制出了一些新的脱硫技术,比如超重力脱硫技术等,但大多还处于实验阶段,有待于进一步的工业应用验证。

3 脱硝技术

焦炉烟道气中NOx 生成途径

1)燃料型NOx :是燃料中的含N 物质及焦炉“窜漏”使部分荒煤气,在(600~800℃)燃烧过程生成的;(为辅)

2)快速型NOx,是当碳氢化合物燃料过浓燃烧时,在反应区附近快速生成的;(为辅)

3)热力型NOx :是由空气中的N2 在高温条件下(1 200~1 350℃)与氧气发生氧化还原反应生产的;(为主)

常见的脱硝技术中,控制烟气中排放的NOx,选择性催化还原法(SCR)为目前主流技术。

4 脱硫+脱硝工艺技术方案

4.1 低温催化脱硝+氨法脱硫

该方案在目前焦化行业为主流工艺,工艺成熟,应用最广。

4.1.1 低温催化脱硝技术特点

1)该技术路线短、投资、运行成本低、操作方便;

2)该技术还原剂采用浓氨水,脱硝产物为N2 和H2O,且生产安全。

4.1.2 氨法脱硫技术特点

1)脱硫、捕雾、除尘一塔式结构,占地面积小、流程短、投资省、容易操作;

2)脱硫塔采用板式结构,能够适应烟气量的波动;

3)氨法脱硫效率高,可适合烟气中硫含量波动范围大;

4)因该工艺温降大,造成烟囱白烟现象明显,容易形成“视觉污染”。

4.2 旋转喷雾半干法脱硫(SDA)+中低温选择性催化还原法脱硝(SCR)技术方案

焦炉烟气首先经过汇总烟道进入脱硫 GGH 换热器同脱硫后的烟气进行换热,换热后未脱硫烟气(≤ 140℃)进脱硫塔,烟气中SO2、H2O、O2 被脱硫塔内催化剂吸附后反应变成稀硫酸,经脱硫后的烟气经过脱硫 GGH 与脱硫前烟气进行换热并加热,使进入脱硝系统烟气温度升至约 200℃(若烟气温度偏低,且催化剂性能降低后,将利用过烟气加热炉升温系统对烟气进行再加热,保证催化剂足够的催化活性)后进入 SCR脱硝段进行脱硝,脱硝后烟气由烟气净化系统引风机送回原囱排放。焦炉烟气脱硫脱硝净化系统与焦炉主系统相对独立,自成体系,有利于今后焦炉的正常运行与维护。在大型钢铁联合企业配套的焦化厂烟道气脱硫脱硝项目是比较成功的工程实践。但该方案也存在一定的不足,主要表现在脱硫工序采用钠盐作为脱硫剂,生成的硫酸钠暂时处理困难,需要进一步拓展工艺。

5脱硫脱硝工艺电气自动化控制基本要求

焦炉烟气脱硝余热利用系统高压负荷有2 台增压风机,采用10kV变频器控制,采用常规综合保护,并引入PLC控制系统。

5.1 UPS系统

系统供电配UPS 电源,最好按照双机并联冗余进行配置,UPS 最好选择工频。

控制系统选用PLC 控制系统,系统为冗余配置。

5.2 仪表控制系统

为保证脱硫脱硝系统正常运行和稳定达标,脱硫脱硝装置的控制系统能够完成自动开、停机,能够自动完成正常运行时各项实时检测功能,具备连锁功能以防误操作。能够在HMI 操作站上进行全部操作、监视;能够显示和处理工艺报警;能够打印报警历史和有关重要参数的运行报表;能够完成与焦炉中控室之间的通讯。

对脱硫脱硝脱硝系统各设备进行在线检测与控制,通过合理的控制系统配置,实现必要设备的连锁控制和工艺参数的优化控制。建成后,控制水平将达到在控制室内完成对脱硫、脱硝系统的正常启、停;完成正常的运行监视、操作和事故报警等事项。

脱硫脱硝系统设有必要参数检测功能,即进入脱硝系统还原剂储存及输送装置前及排出脱硝系统进入烟囱前的烟气温度、压力、流量等参数检测及控制;脱硝还原剂储存液位检测;SCR 反应器压差、温度及阀门等检测及控制;所供仪表和控制设备能保证稳定、可靠。

焦炉生产过程中烟气的氮氧化物及二氧化硫浓度首先经过检测系统的检测,按检测数据的信号反馈给计算机,计算机按氮氧化物及二氧化硫排放浓度指标经过运行计算后,对脱硝及及脱硫剂喷射装置发出控制指令,达到经济运行的目的。

脱硫脱硝系统的烟气检测和控制系统留有接口,与政府部门实施的烟气在线监测联网,以便对脱硫脱硝效果随时检测与管控。

为了保证余热回收系统的稳定运行,除了配备必要的就地显示仪表外,还需配备带信号传感器的远传仪表,将所有需要监控的参数集中到PLC 系统,然后通过PLC 编程,最终在上位机上显示并具有可操作性。





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