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焦爐煙氣脫硫脫硝技術及其發展現狀
時間:2020-12-18 09:08:52

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煤炭是焦化企業重要的能源支撐,在產出的煙氣中具有氮氧化合物與二氧化硫。出于焦爐煙氣能做到達標排放,則應該進一步強化所使用的煙氣脫硫脫硝技術。對此,文章將對該方面技術的有關應用加以簡要分析。

引言

焦化企業在產生過程中會形成大量的氮氧化物與二氧化硫。而這兩種物質也是造成大氣污染的主要源頭,不僅是酸雨的主要形成原因,并且碳氫化合物和氮氧化物二者作用能生成光化學煙霧,通過其轉化而產生的PM2.5能占PM2.5在空中總量約40%,嚴重危害人體健康與自然生態環境。

一、焦爐煙氣脫硫脫硝技術有關應用分析

(一)燃燒過程中嚴格控制加熱源頭

通過對焦爐加熱的控制影響燃燒條件從而控制所生成的NOx,削弱NOx濃度。科學管控焦爐溫度,實現空氣與煤氣均勻性分配,采取管理臨界溫度模式。NOx的生成主要取決于燃燒溫度,所以應該對焦爐熱工具體制度加以優化,調節橫排溫度和直行溫度,最大限度均勻溫度系數,防止火道溫度過高;調整并減小空氣過剩系數,在系數從1.4減小到1.25的情況下,焦爐中立火道的上下溫差可以縮減約15℃,這樣便能達到減低燃燒溫度,減少焦爐煙氣中氮氧化合物含量[1]。對焦爐加熱進行優化,能讓焦爐溫度更為均勻、結合實際情況減低標準溫度與廢氣高溫區,對燃燒空氣系數加以優化,進而控制煙氣中NOx含量在 。

(二)低溫SCR脫硝聯合氨氣濕法脫硫

該項技術首先脫硝——其次余熱回收——最后脫硫,使用條件為煙氣溫度超過280℃,如果溫度小于280℃的話,還原劑很容易和煙氣中的二氧化硫反應形成硫酸銨,而且形成速度會隨著溫度降低而變快,在脫硝催化劑表面附著大量硫酸銨,會拉低脫硝效率甚至造成催化劑失效,所以應通過燃燒器系統加熱煙氣溫度超過280℃。

采用氨水濕法進行脫硫,因為該技術起步較早所以相對成熟,氣液實現大面積接觸提高脫硫效率,運行與產生更可靠更安全。可是這一工藝不僅占地面積大而且投資大,需增設加熱系進一步提高了運行費用,在冬季隨著煙氣中增加的含水量,在排放過程中會形成“白汽”,對環保視覺造成影響[2]。

(三)活性炭法

該項工藝主要是借助活性炭具備的催化功能與吸附性能。進入預熱鍋爐的焦爐煙氣會回收其熱量,再進行冷卻降溫之后送入吸附裝置。有關吸附塔主要有兩級,首先是先脫硫,焦化煙氣中含有的二氧化硫會被活性炭吸附至其表面,基于煙氣當中水蒸氣、氧氣的雙重作用,進行催化氧化。其次噴氨脫硝,氮氧化物被活性炭吸附至表面,和氨氣進行反應形成水與氮氣,活性炭再生后能夠循環使用,被凈化處理的煙氣由焦爐煙囪排出。這項工藝技術具備諸多優點,技術操作簡單,設施占地小、投資小,能實現高效率脫硫脫硝,而且活性炭能通過再生進行循環使用。除此之外,這一技術一方面能夠脫除焦化煙氣中含有的氮氧化合物、二氧化硫,還可以脫除重金屬、汞等揮發性有機污染物等。可若想實現活性炭再生,溫度需要超過400℃,要是加熱溫度過高則會損耗活性炭,而且再生設備投入大且相對復雜。

(四)SDFGD技術

通常對干法/半干法脫硫而言,會將Na2CO3與氫氧化鈉當成脫硫劑對含有SO2煙氣進行處理。噴霧干燥法、浮式半干法均是相對常用的干法焦爐煙氣脫硫技術[3]。此方法主要優勢為不會排放廢酸與污水、對設備造成腐蝕程度低,凈化后之后煙氣溫度高、有助于煙囪排氣;作為堿源的納基具有較高的相對反應活性;有助于將煙氣其余雜質脫除。不足在于脫硫效率比濕法脫硫偏低,而且脫硫裝置之后需要增設除塵設備。

(五)DFGD技術

常規干法煙氣脫硫,具體包含電子射線輻射、固定床等。該項脫硫技術的主要特征為脫硫劑是在干態情況下噴入或是進行反應吸收,生成的副產品同樣也是干態。該方法的優點為設備腐蝕小、不需要廢酸與廢水等,與此同時在凈化煙氣的過程中沒有顯著溫降,有助于煙囪排氣擴散。但是因為固相脫硫劑接觸氣相二氧化硫,相比濕法脫硫效率差強人意。

(六)雙氨(銨)法

一體化脫硫脫硝塔中,在調節濃氨水pH值情況下,煙氣中含有的二氧化硫和游離氨發生反應,形成(NH4)2SO4;在O3的氧化作用下,焦化煙氣當中的一氧化氮部分會被氧化成二氧化氮,二者以適當比例和氨水當中的游離氨形成NH4NO3。經氧化處理的脫硫脫硝循環液會被送至硫銨系統,形成(NH4)2SO4、NH4NO3。通過臭氧自身的強氧化性把NO轉換成高價氮氧化物等,借助噴淋洗滌法將其從煙氣當中脫除。在這次方案下的一體塔主要有捕集逃逸氨段、脫硫脫硝一段、脫硫脫硝二段、除霧段等,不僅占地面積小而且投資低;該工藝所使用的脫硫脫硝劑主要為自產余下的氨水及濃氨水,原材料價格低廉而且供應可靠,可是需要設備具有較高的防腐性,而且臭氧發生設備電耗偏高。

二、簡析焦爐煙氣脫硫脫硝技術的發展

針對現下已投入應用的脫硫脫硝工藝來看,各種工藝均可以滿足排放焦爐煙氣的標準,也可以滿足特殊限值需求,可是在工藝裝備方面存在運行費用與投資費用偏高的問題,當前行業產能明顯過剩加之環保要求十分嚴格,加大了焦化企業在脫硫脫硝項目的投資壓力;焦爐能否平穩渡過壽命期或是更長時間維持穩定運行、滿足排放指標仍待考驗;煙道閘板是否可以快速、及時切換進而確保焦爐生產穩定秩序;在檢修脫硫脫硝裝置或是其在事故狀態下,能否安全排放焦爐煙氣;在應用SCR脫硝技術時屬于危險化工品的氨水,有關儲運、使用、消防問題;如果消除濕法脫硫在排放過程中產生的“白龍”現象;在進行脫硫時產生的副產物、催化劑回收、臭氧污染等造成二次污染的有關治理;焦化煙氣含有的各種雜質會削弱SCR催化劑活性,應怎樣預防;如何預處理三氧化硫腐蝕設備的問題;當前焦爐增設的熱煤氣系統、煙氣系統與空氣系統較為穩定,在脫硫脫硝裝置加入后,尤其是事故檢修與正常運行過程中的風機波動導致總煙道吸力產生不同程度波動,會嚴重影響焦爐加熱系統及管理。研究設計單位應針對上述問題優化有關工藝,與此同時生產單位應加強技術操作,進一步提升當前工藝裝置設備的安全性與穩定性。盡快研究出更為高效、性價比高且適應范圍更廣的催化劑;煙氣前端控制技術研究力度應提高,爭取在源頭對污染物排放嚴格控制。

結束語

有關工業生產,若想在盡可能減少對自然生態環境造成危害的前提下,獲得有效發展,則應有效應用現代化技術。在焦爐煙氣中含有的氮氧化合物、二氧化硫等物質是大氣污染主要源頭,出于凈化上述污染物,焦化企業應重視并及時應用脫硫脫硝技術,文章所闡述的幾種技術均有其優點與不足,因此應依據實際情況,科學選擇相應的脫硫脫硝技術為自然環境保護貢獻力量。



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