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焦炉烟气脱硫脱硝技术及其发展现状

2020-12-17信息来源 : 《科学与技术》 作者:张晓维 孙静

焦化企业在产生过程中会形成大量的氮氧化物与二氧化硫。而这两种物质也是造成大气污染的主要源头,不仅是酸雨的主要形成原因,并且碳氢化合物和氮氧化物二者作用能生成光化学烟雾,通过其转化而产生的PM2.5能占PM2.5在空中总量约40%,严重危害人体健康与自然生态环境。

一、焦炉烟气脱硫脱硝技术有关应用分析

(一)燃烧过程中严格控制加热源头

通过对焦炉加热的控制影响燃烧条件从而控制所生成的NOx,削弱NOx浓度。科学管控焦炉温度,实现空气与煤气均匀性分配,采取管理临界温度模式。NOx的生成主要取决于燃烧温度,所以应该对焦炉热工具体制度加以优化,调节横排温度和直行温度,最大限度均匀温度系数,防止火道温度过高;调整并减小空气过剩系数,在系数从1.4减小到1.25的情况下,焦炉中立火道的上下温差可以缩减约15℃,这样便能达到减低燃烧温度,减少焦炉烟气中氮氧化合物含量[1]。对焦炉加热进行优化,能让焦炉温度更为均匀、结合实际情况减低标准温度与废气高温区,对燃烧空气系数加以优化,进而控制烟气中NOx含量在 。

(二)低温SCR脱硝联合氨气湿法脱硫

该项技术首先脱硝——其次余热回收——最后脱硫,使用条件为烟气温度超过280℃,如果温度小于280℃的话,还原剂很容易和烟气中的二氧化硫反应形成硫酸铵,而且形成速度会随着温度降低而变快,在脱硝催化剂表面附着大量硫酸铵,会拉低脱硝效率甚至造成催化剂失效,所以应通过燃烧器系统加热烟气温度超过280℃。

采用氨水湿法进行脱硫,因为该技术起步较早所以相对成熟,气液实现大面积接触提高脱硫效率,运行与产生更可靠更安全。可是这一工艺不仅占地面积大而且投资大,需增设加热系进一步提高了运行费用,在冬季随着烟气中增加的含水量,在排放过程中会形成“白汽”,对环保视觉造成影响[2]。

(三)活性炭法

该项工艺主要是借助活性炭具备的催化功能与吸附性能。进入预热锅炉的焦炉烟气会回收其热量,再进行冷却降温之后送入吸附装置。有关吸附塔主要有两级,首先是先脱硫,焦化烟气中含有的二氧化硫会被活性炭吸附至其表面,基于烟气当中水蒸气、氧气的双重作用,进行催化氧化。其次喷氨脱硝,氮氧化物被活性炭吸附至表面,和氨气进行反应形成水与氮气,活性炭再生后能够循环使用,被净化处理的烟气由焦炉烟囱排出。这项工艺技术具备诸多优点,技术操作简单,设施占地小、投资小,能实现高效率脱硫脱硝,而且活性炭能通过再生进行循环使用。除此之外,这一技术一方面能够脱除焦化烟气中含有的氮氧化合物、二氧化硫,还可以脱除重金属、汞等挥发性有机污染物等。可若想实现活性炭再生,温度需要超过400℃,要是加热温度过高则会损耗活性炭,而且再生设备投入大且相对复杂。

(四)SDFGD技术

通常对干法/半干法脱硫而言,会将Na2CO3与氢氧化钠当成脱硫剂对含有SO2烟气进行处理。喷雾干燥法、浮式半干法均是相对常用的干法焦炉烟气脱硫技术[3]。此方法主要优势为不会排放废酸与污水、对设备造成腐蚀程度低,净化后之后烟气温度高、有助于烟囱排气;作为碱源的纳基具有较高的相对反应活性;有助于将烟气其余杂质脱除。不足在于脱硫效率比湿法脱硫偏低,而且脱硫装置之后需要增设除尘设备。

(五)DFGD技术

常规干法烟气脱硫,具体包含电子射线辐射、固定床等。该项脱硫技术的主要特征为脱硫剂是在干态情况下喷入或是进行反应吸收,生成的副产品同样也是干态。该方法的优点为设备腐蚀小、不需要废酸与废水等,与此同时在净化烟气的过程中没有显著温降,有助于烟囱排气扩散。但是因为固相脱硫剂接触气相二氧化硫,相比湿法脱硫效率差强人意。

(六)双氨(铵)法

一体化脱硫脱硝塔中,在调节浓氨水pH值情况下,烟气中含有的二氧化硫和游离氨发生反应,形成(NH4)2SO4;在O3的氧化作用下,焦化烟气当中的一氧化氮部分会被氧化成二氧化氮,二者以适当比例和氨水当中的游离氨形成NH4NO3。经氧化处理的脱硫脱硝循环液会被送至硫铵系统,形成(NH4)2SO4、NH4NO3。通过臭氧自身的强氧化性把NO转换成高价氮氧化物等,借助喷淋洗涤法将其从烟气当中脱除。在这次方案下的一体塔主要有捕集逃逸氨段、脱硫脱硝一段、脱硫脱硝二段、除雾段等,不仅占地面积小而且投资低;该工艺所使用的脱硫脱硝剂主要为自产余下的氨水及浓氨水,原材料价格低廉而且供应可靠,可是需要设备具有较高的防腐性,而且臭氧发生设备电耗偏高。

二、简析焦炉烟气脱硫脱硝技术的发展

针对现下已投入应用的脱硫脱硝工艺来看,各种工艺均可以满足排放焦炉烟气的标准,也可以满足特殊限值需求,可是在工艺装备方面存在运行费用与投资费用偏高的问题,当前行业产能明显过剩加之环保要求十分严格,加大了焦化企业在脱硫脱硝项目的投资压力;焦炉能否平稳渡过寿命期或是更长时间维持稳定运行、满足排放指标仍待考验;烟道闸板是否可以快速、及时切换进而确保焦炉生产稳定秩序;在检修脱硫脱硝装置或是其在事故状态下,能否安全排放焦炉烟气;在应用SCR脱硝技术时属于危险化工品的氨水,有关储运、使用、消防问题;如果消除湿法脱硫在排放过程中产生的“白龙”现象;在进行脱硫时产生的副产物、催化剂回收、臭氧污染等造成二次污染的有关治理;焦化烟气含有的各种杂质会削弱SCR催化剂活性,应怎样预防;如何预处理三氧化硫腐蚀设备的问题;当前焦炉增设的热煤气系统、烟气系统与空气系统较为稳定,在脱硫脱硝装置加入后,尤其是事故检修与正常运行过程中的风机波动导致总烟道吸力产生不同程度波动,会严重影响焦炉加热系统及管理。研究设计单位应针对上述问题优化有关工艺,与此同时生产单位应加强技术操作,进一步提升当前工艺装置设备的安全性与稳定性。尽快研究出更为高效、性价比高且适应范围更广的催化剂;烟气前端控制技术研究力度应提高,争取在源头对污染物排放严格控制。

结束语

有关工业生产,若想在尽可能减少对自然生态环境造成危害的前提下,获得有效发展,则应有效应用现代化技术。在焦炉烟气中含有的氮氧化合物、二氧化硫等物质是大气污染主要源头,出于净化上述污染物,焦化企业应重视并及时应用脱硫脱硝技术,文章所阐述的几种技术均有其优点与不足,因此应依据实际情况,科学选择相应的脱硫脱硝技术为自然环境保护贡献力量。