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為響應國家的環(huán)保政策，焦爐煙氣脫硫脫硝除塵技術的調研工作和焦爐煙氣廢氣治理工作:2×850 kt/a焦炭2×60孔7. 63 m頂裝煤焦爐在煙氣低溫脫硝側線試驗的基礎上,采用低氮燃燒脫硝技術對焦爐加熱系統(tǒng)進行優(yōu)化,采用雙堿法脫硫工藝對焦爐煙氣進行深程度脫硫技改。實際運行情況表明,焦爐煙氣廢氣治理取得了良好的經濟效益、環(huán)保效益、社會效益。
引言
面對日益嚴峻的環(huán)保壓力，近年來我國對環(huán)境污染問題越來越重視，對煙氣排放和節(jié)能降耗的要求越來越嚴格，特別是《煉焦化學工業(yè)污染物排放標準》( GB 16171—2012) 的頒布實施其排放標準的提升有力地推動了煉焦生產工藝和污染治理技術的研發(fā)。按照GB 16171—2012 要求的焦爐煙氣經除塵后煙囪排放廢氣NOX含量≤150 mg /m3、SO2含量≤20 mg /m3、煙塵含量≤10 mg /m3，在役焦爐裝置若不采取脫硫脫硝除塵治理措施，其煙氣無法實現(xiàn)達標排放。因此，焦爐煙氣的脫硫脫硝除塵技術成為整個焦化行業(yè)關注的重要點和難點。
兗礦國際焦化有限公司2002 年從德國凱澤斯圖爾焦化廠引進先進技術，通過整體拆遷重建的方式成功引進了代表當時世界上先進煉焦工業(yè)技術水平的7. 63 m 焦爐，將我國的煉焦工業(yè)技術水平向前推進了一大步。原設計為2 × 75 孔7. 63 m 頂裝煤大型焦爐，產能為2 × 1 000 kt /a2005 年12 月項目投產，后因焦爐爐頂空間溫度高達960 ℃ ( 正常溫度800 ℃) ，又投資了4. 5億元對焦爐爐體進行改造，調整為2 × 60 孔7. 63 m 頂裝煤大型焦爐，產能為2 × 850 kt /a。
為響應國家的環(huán)保政策，兗礦國際焦化有限公司早在2012 年就啟動了焦爐煙氣脫硫脫硝除塵技術的調研工作，重要點對國內大中型重要點煉焦企業(yè)的脫硫脫硝除塵和煙氣余熱回收綜合利用等技術進行了深入細致的調查研究。對于焦化行業(yè)而言，焦爐煙氣脫硫脫硝是當前面臨的一項新課題，焦爐煙氣脫硫脫硝除塵技術調研工作啟動后，與中科院蘭州化物所聯(lián)合進行了焦爐煙氣低溫脫硝側線試驗，其后率先在2 × 60 孔7. 63 m頂裝煤大型焦爐上新上脫硫脫硝除塵環(huán)保裝置，有用的降低了污染物的排放?，F(xiàn)簡介如下。
一、治理前焦爐煙氣的排放狀況
兗礦國際焦化有限公司2 ×850 kt /a 焦爐的設計煙氣總處理量為540 000 m3 /h。實際運行過程中，實測煙氣處理量為320 000 m3 /h，外排煙氣中SO2含量平均為150 mg /m3、NOx含量平均為1 500 mg /m3，遠遠超過國標要求。
二、焦爐煙氣脫硝工藝技術及其實施
2. 1 焦爐煙氣脫硝工藝技術
焦爐煙氣脫硝工藝主要有干法和濕法兩大類型。經調研，決定采用馬鞍山市某公司開發(fā)的焦爐低氮燃燒技術對焦爐系統(tǒng)進行優(yōu)化改造，主要是對焦爐爐體內的加熱配風量進行控制，以減少煉焦過程中NOx的生成。具體內容包括: ① 對7. 63 m 焦爐加熱系統(tǒng)進行優(yōu)化，實現(xiàn)焦爐的均勻加熱，以控制NOX的產生，降低焦爐煙氣的NOX含量，實現(xiàn)達標排放 ②增加焦爐加熱測溫、煙氣組分分析、回爐煤氣熱值測量調節(jié)控制系統(tǒng)，實現(xiàn)焦爐的自動化控制③ 控制焦爐加熱溫度在1 500 ℃ ( 熱力型NOX產生臨界溫度) 以下，減少熱力型NOX的產生
④ 調優(yōu)7. 63 m 焦爐加熱工藝控制方式，以降低回爐煤氣消耗，提高焦爐加熱的均勻性。
2. 2 焦爐煙氣脫硝項目的實施
兗礦國際焦化有限公司于2015 年11 月與馬鞍山市江海節(jié)能科技有限公司簽訂焦爐脫硝改造項目合同，2016 年3 月脫硝項目開工建設，2016 年年底完成建設，2017 年1 月進行全方面調試，2017 年3 月26 日正式投運。投運后，焦爐煙氣中NOX含量穩(wěn)定控制在300 mg /m3 左右，實現(xiàn)了NOX的達標排放。
三、焦爐煙氣脫硫工藝技術及其實施
兗礦國際焦化有限公司焦爐煙氣脫硫采用鈣鈉雙堿法脫硫工藝，該工藝技術成熟，投資相對較少，在中小型焦爐中應用較多，具有混合氣液流通量大、系統(tǒng)壓降低、操作簡便、運行穩(wěn)定且運行周期長、脫硫效率高可達97% 等諸多優(yōu)點。鈣鈉雙堿法脫硫工藝技術的核心原理在于先用氫氧化鈉( 或碳酸鈉) 堿性吸收溶液脫除煙氣中的含硫氣體，再用氧化鈣( 石灰粉) 對脫硫液進行再生，從而可避免系統(tǒng)由于銨鹽、飛灰小顆粒等凝結而易出現(xiàn)的結垢問題，同時可提高吸收速率和脫硫劑利用率，液氣比低，運行成本低。
3. 1 焦爐煙氣脫硫工藝技術
3. 1. 1 煙氣脫硫系統(tǒng)
從焦爐出來的熱煙道氣，先經余熱鍋爐回收余熱，將焦爐煙氣溫度由300 ℃ 降至180 ℃ 左右，再經空氣換熱器將煙氣溫度降至150 ℃ 左右，然后由引風機將煙氣送入脫硫吸收塔。脫硫塔內設有幾十支霧化噴槍，噴槍噴灑出的霧化脫硫液滴均勻散布于脫硫塔塔體內，煙氣中的SO2與霧化的脫硫堿液充分混合、反應( SO2 + H2O=H2SO3 Na2CO3 + H2SO3 =Na2SO3 + CO2
+ H2O) 。脫硫后的潔凈煙氣經除霧器后由煙囪排入大氣。脫硫循環(huán)堿液吸收SO2后，經塔底管道流入積沉池內，在積沉池內將反應生成的顆粒物和灰塵沉淀下來，積沉池上部潔凈的脫硫堿液自流溢入再生池，在再生池內與乳液槽來的石灰乳進行再生反應，同時堿液循環(huán)槽補入碳酸鈉溶液，脫硫堿液由泵打入脫硫塔內循環(huán)利用 再生反應生成的固體CaSO3及經氧化生成的固體CaSO4則經壓濾機脫水后排出。
3. 1. 2 脫硫渣處理系統(tǒng)
脫硫堿液經循環(huán)泵送至脫硫塔內與焦爐煙氣充分接觸反應后，從脫硫塔底部排出，排出的脫硫液( 混合漿液) 含有Na2SO3、NaHSO3及少量粉塵渣( 大部分煙塵在原除塵器中除去) ，進入反應槽，與從氧化鈣漿液槽輸送過來的石灰漿液發(fā)生再生反應，然后經石膏旋流器濃縮后送入真空皮帶脫水機脫除水分，清液返回脫硫塔循環(huán)利用，石膏渣則排入石膏庫。
3. 2 焦爐煙氣脫硫項目的實施
2016 年3 月，與濟寧市化工設計院( 總包單位) 簽訂焦爐尾氣深程度脫硫技改項目施工合同。項目于2016 年4 月開工，2016 年7 月建成，經調試消缺和168 h 生產考核后，于2016 年8月正式投運。焦爐煙氣脫硫系統(tǒng)投運后，整體運行狀況穩(wěn)定，2016 年10 月完成焦爐煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)的驗收，順利通過當?shù)丨h(huán)保部門的竣工驗收，實現(xiàn)SO2的達標排放，達到預期目標。
四、焦爐煙氣治理成效
改造前，外排煙氣中SO2含量150 mg /m3、NOX含量1 500 mg /m3。脫硝脫硫項目實施后，設計煙氣總處理量540 000 m3 /h，實際煙氣處理量320 000 m3 /h，經脫硝脫硫后，外排煙氣中SO2含量≤20 mg /m3、NOX含量≤500 mg /m3。
焦爐脫硫脫硝項目的主要技術經濟指標如下: 項目總投資2 805 萬元，年運行費用1 081萬元，年平均所得稅90 萬元 項目投資回收期( 含所得稅) 8. 75 a ( 含建設期) 全年SO2減排量36. 3 t、NOX減排量2 717 t，節(jié)省SO2、NOX委托處理費用1 441 萬元。可見，每年為企業(yè)帶來的利潤約為1441 - 1081 - 90 = 270 萬元。
五、結束語
脫硫脫硝除塵環(huán)保裝置符合國家的產業(yè)政策、行業(yè)發(fā)展規(guī)劃、環(huán)保標準、節(jié)約能源等方面的要求，所用脫硫脫硝工藝技術先進、成熟可靠、運行成本低，經濟效益、環(huán)保效益和社會效益均非常明顯，值得在業(yè)內推廣應用。
