9 焦炉烟气脱硫脱硝净化技术在鞍钢的应用-王甘霖

1、 焦炉烟气脱硫脱硝净化技术在鞍钢的应用鞍钢股份炼焦总厂2018年9月 一、前言 前言 随着环保排放标准越来越严，自2015年1月1日起，现有焦化企业开始 严格执行炼焦化学工业污染物排放标准（GB 16171-2012）。 颗粒物排放浓度小于等于30 mg/m3 二氧化硫排放浓度小于等于50 mg/m3 氮氧化物排放浓度小于等于500 mg/m3颗粒物排放浓度小于等于15 mg/m3 二氧化硫排放浓度小于等于30 mg/m3 氮氧化物排放浓度小于等于150 mg/m3炼焦化学工业污染物排放标准（GB 16171-2012）重点地区执行特别排放限值：炼焦化学工业污染物排放标准（GB 16171-2

2、012）对一般地区焦炉烟囱烟气排放作出了规定 前言鞍钢股份炼焦总厂所在地的鞍山地区属于一般控制区，执行表5排放标 准，目前全国重点控制区域如下： 重点控制区范围 区域名称 省份 重点控制区 区域名称 省份 重点控制区 京津冀 北京、天津、河北 北京、天津、 石家庄、唐山、保定等 其他区域 湖北湖南重庆四川福建山西陕西甘肃 武汉长沙重庆成都 福州、三明太原 西安、咸阳兰州 银川 长三角 上海、江苏、浙江 上海、南京、苏州、扬州、杭州、宁波、嘉兴等 珠三角 广州 广州、深圳、珠海、佛山、肇庆、惠州等 辽宁 辽宁 沈阳等 山东 山东 济南、青岛、淄博、廊坊、日照等 二、焦炉烟气脱硫脱硝净化技术应用背

3、景 焦炉烟气脱硫脱硝净化技术应用背景 炼焦总厂现有八座6米焦炉和四座7米焦炉，焦炭设计产能730万吨/年，采 用混合煤气加热，焦炉燃烧烟气中颗粒物浓度小于30mg/m3、SO2浓度为20 160mg/m3、NOx浓度为300730mg/m3，存在污染物排放情况。 以炼焦总厂7#焦炉烟囱为例，为确保污染物在线监测指标达标排放，2016年11月份起，采取了将7#、8#焦炉周转时间由19小时延长至22小时及配煤硫份降至0.65%以下两项措施。延长周转时间使焦炭日减产373.6吨，此组焦炉产能下降 13.63%。由于鞍钢焦炭本身就存在缺口，需要外购，而2017年外购焦炭比自产焦炭成本约高500800元

4、/吨，控制配煤硫份吨焦成本增加2030元/吨， 两项合计2017年7#、8#炉全年共增加成本1亿多元，经济效益损失巨大。 鉴于环保压力和巨大经济损失，焦炉烟气污染物治理迫在眉睫。如果不治理，将很快面临停限产的严峻形势。基于此形势，公司各层领导非常重视，下定决心建设焦炉烟气治理项目，经过十多次的考察、交流及论证，最终确定由鞍钢集团工程技术排放。 进行烟气脱硫脱硝处理，保证污染物指标稳定达标 三、焦炉烟气脱硫脱硝技术简介 焦炉烟气脱硫脱硝技术简介 1、脱硫脱硝工艺选择 焦炉烟气主要污染物有SO2、NOx、颗粒物、硫化氢、一氧化碳等，烟气中二氧化硫较低、氮氧化物较高。因此脱硝的选择较为重要，焦炉烟气

5、温度范围为180210 ，低于常规锅炉SCR（选择性催化还原法）脱硝催化剂的反应温度320420，属于中低温脱硝。 另外，出于焦炉生产需要，烟囱必须时刻保持热备状态，且温度不得低于135。 结合焦炉烟气特点，经过多种方案比选，最终选用“SDS干法脱硫+中低温SCR脱硝除尘”工艺技术，对焦炉烟气及干熄焦预存段放散废气中的多项污染物 进行净化。 焦炉烟气脱硫脱硝技术简介SDS干法脱硫+中低温SCR脱硝 焦炉烟气脱硫脱硝技术简介2、SDS干法脱硫工艺简介 经研磨后的将脱硫剂（NaHCO3粉末，约700目）均匀喷射在管道内，脱硫剂在管道内被热激活，比表面积迅速增大，与烟气充分接触，发生化学反应，烟气中

6、的SO2等酸性物质被吸收净化，经吸收SO2等酸性物质并干燥的含粉料烟气进入布袋除尘器进行进一步的脱硫反应及烟尘净化，脱硫除尘后的烟气再进行脱硝。主要发生化学反应： 2NaHCO3+SO2+1/2O2Na2SO4+2CO2+H2O 2NaHCO3+SO3Na2SO4+2CO2+H2O SDS干法脱硫技术特点: 1）全干系统，无需用水,不产生废水； 2） 系统简单，操作维护方便，脱硫剂直接喷入管道； 3） 副产物（90%的Na2SO4、10%Na2SO4）可以回收利用； 4） 脱硫效率非常高，适应焦炉工况； 5） 灵活性高，通过调节脱硫剂喷入量来满足不同排放标准的要求。 焦炉烟气脱硫脱硝技术简介副

7、产物成份: 副产物为干态粉状料，其大致的成份如下： 90% Na2SO4 Na2CO3 10% 容重：0.50.7t/m3； 粒度：2035m 副产物利用途径: 鞍钢进行固废资源化利用：作为固结剂生产原材料,工厂在鲅鱼圈已建成调试完，并进行了一部分副产物加工，将陆续处理后期产生的副产物。 焦炉烟气脱硫脱硝技术简介3、SCR脱硝工艺简介 在装有催化剂的脱硝反应器内用氨做还原剂来脱除烟气中的氮氧化物， NOX经脱硝反应转化成氮气和水蒸气。 主要发生化学反应： 4NO+4NH3+O2 4N2+6H2O 2NO2+4NH3+O2 3N2+6H2O SCR脱硝技术特点: 1） 中低温SCR反应，减少了对

8、烟气再加热的能源消耗，降低运行费用； 2） 蜂窝式催化剂，适用于焦炉这种低尘烟气，大的比表面积降低了催化剂 的用量； 3） 装置结构简单，并且脱除效率高（90%以上），运行可靠。 四、脱硫脱硝技术在鞍钢的应用情况 脱硫脱硝技术在鞍钢的应用情况1、焦炉燃烧废气净化处理情况 （1）7#焦炉燃烧废气基本参数见下表表1 炼焦总厂7#焦炉基本情况 序号 参数名称 单位 数量 备注 1 焦炉产能 万t/a 50 2 配煤硫份 % 0.750.8 3 烟气流量 万Nm3/h 14 实际平均为12.8 4 烟气温度 180210 实际平均为209 5 废气中SO2浓度 mg/m3 20150 实际平均为65

9、6 废气中NOx浓度 mg/m3 300630 实际平均为420 7 废气中颗粒物浓度 mg/m3 30 脱硫脱硝技术在鞍钢的应用情况（2）7#炉焦炉烟气脱硫脱硝系统工艺流程 焦炉烟气从机侧、焦侧地下烟道引出，烟气合并后在管道内与喷入的脱硫剂接触反应，进入布袋除尘器，净化后的烟气与加热炉产生的热气混合达到180以上，在进入脱硝反应器，脱硝后的烟气经增压风机送回烟囱排放 ，确保烟囱热备。 （3）焦炉烟气脱硫脱硝项目建设运行情况 炼焦总厂7#炉脱硫脱硝装置于2017年10月10日开工建设，2018年2月2日热负荷试车成功，顺利完成功能考核测试，各项指标达到设计要求。鉴于此环保项目建设工期短且一次性

10、投产达标，我厂其余9套脱硫脱硝装置也采用了相同的技术，目前均投入运行，所有焦炉烟囱实现污染物达标排放。 脱硫脱硝技术在鞍钢的应用情况2、干熄焦放散废气处理情况 （1）7#焦炉配套干熄焦放散废气基本参数见下表 表2 炼焦总厂7#焦炉配套干熄焦基本情况 序号 参数名称 单 位 数量 备注 1 干熄炉排焦量 t/h 140 2 循环风机风量 万m3/h 16.5 3 预存段烟气流量 万Nm3/h 2 4 烟气温度 120 5 废气中SO2浓度 mg/m3 1800 实际平均为560 6 废气中颗粒物浓度 mg/m3 260 脱硫脱硝技术在鞍钢的应用情况（2）干熄焦烟气净化工艺流程 最初设计为小风机将

11、干熄焦预存段放散烟气引出，在引出管道上与喷入的脱硫剂接触反应后进入布袋除尘器，净化后的烟气送回干熄焦除尘器烟囱进行排放。在实际运行时，发现预存段烟气引出后，实际烟温由120下降 至60左右，达不到脱硫反应所需的温度。经反复的研究，修改设计方案， 增加约200万改造费用，将预存段烟气先经除尘器净化，再并入焦炉烟气管道，与焦炉烟气混合后经脱硫脱硝净化后从焦炉烟囱排出。 （3） 干熄焦烟气脱硫净化运行情况 将干熄焦含SO2浓度较高预存段放散烟气处理后，干熄焦除尘器烟囱排放的各项指标实现了达标排放。由此我厂其余5套干熄焦的预存段放散烟气均 采用了相同的工艺技术，目前已全部并入相应的脱硫脱硝系统净化处理

12、，所有干熄焦除尘器烟囱实现污染物达标排放。 脱硫脱硝技术在鞍钢的应用情况3、焦炉烟气（干熄焦）净化处理后指标控制情况（1）要求达到标准见下表： 表3 7#焦炉要求达到的标准序号 指 标 单 位 考核标准 1 焦炉烟囱排放SO2浓度 mg/m3 30 2 焦炉烟囱排放NOx浓度 mg/m3 150 3 焦炉烟囱排放颗粒物浓度 mg/m3 15 4 干熄焦除尘器烟囱排放SO2浓度 mg/m3 100 5 干熄焦除尘器烟囱排放颗粒物浓度 mg/m3 50 脱硫脱硝技术在鞍钢的应用情况（2）实际运行排放指标 为充分检验脱硫脱硝的实际效果，炼焦总厂自2018年3月份开始，焦炉 恢复正常结焦时间及配煤硫份

13、，详细标定脱硫脱硝系统运行情况。自5月份将干熄焦烟气并入焦炉烟气进行处理，均未影响焦炉及干熄焦的正常生产，指标见下表。 表4 7#炉实际运行排放指标情况 序号 指标 单位 4月份 5月份 6月份 7月份 1 焦炉烟囱排放SO2 mg/m3 9.8 16.7 16.9 19.1 2 焦炉烟囱排放NOx mg/m3 103.1 107.7. 175.1 181.1 3 焦炉烟囱排放颗粒物 mg/m3 5.7 7.1 5.1 3.6 4 干熄焦除尘烟囱排放SO2 mg/m3 112.3 63.3 65.8 70.6 5 干熄焦除尘烟囱排放颗粒物mg/m3 22.1 15.6 16.1 15.3 脱硫

14、脱硝技术在鞍钢的应用情况入口及出口SO2对比曲线入口及出口NOx对比曲线入口及出口颗粒物对比曲线 脱硫脱硝技术在鞍钢的应用情况4、脱硫脱硝对焦炉加热系统的影响情况 焦炉烟气脱硫脱硝系统运行后，焦炉加热所需的烟道吸力由烟囱改为风 机提供，脱硫脱硝风机运行的稳定性直接影响焦炉加热系统的安全，所以必须要充分认识存在安全隐患，由此，组织进行了停风机试验。 （1） 试验前准备 确认焦炉停止加热，确认高炉煤气和焦炉煤气交换旋塞在关闭状态。 （2） 试验步骤 控制机焦侧烟道闸板全关； 控制脱硫脱硝风机急停； 确认打开机焦侧烟道闸板联锁打开； 观察记录机焦侧分烟道吸力变化情况。 脱硫脱硝技术在鞍钢的应用情况（

15、3）试验结果 风机停后，烟道旁路闸板连锁能迅速动作，并在2s能完全打开； 风机停后，焦炉机焦侧吸力迅速下降，5s内机侧吸力由260Pa降至148Pa、焦侧吸力由280Pa降至138Pa，焦炉蓄热室顶部吸力迅速下降，5s后出现正压情况，极易出现地下室煤气泄漏带来的中毒或爆炸事故，这种情况与试验时停止加热时间长，机焦侧分烟道调节翻板接近关闭位置有一定关系； 脱硫脱硝调整工况需满足焦炉机焦侧分烟道调节翻板有一定的调节空间，同时在脱 硫脱硝风机故障停机时，焦炉第一时间切断加热煤气。 五、总结 脱硫脱硝技术在鞍钢的应用情况1、鞍钢焦炉脱硫脱硝稳定运行后，焦炉烟囱排放颗粒物、SO2、NOx指标均达到国家环保标准规定要求。释放了焦炉产能，避免了由于焦炉限产和调整配煤所带来的巨大经济损失； 2、脱硫脱硝装置将干熄焦预存段烟气并入相应焦脱硫脱硝系统后，未造成干熄焦系统波动，解决了目前类似装置运行造成干熄焦预存段压力波动及干熄焦除尘器在线指标的问题； 3、脱硫脱硝装置设计在焦炉烟道采用插板式隔断装置，风机突然停止时能迅速开启隔断装置（2秒），使焦炉加热所需的吸力能及时转换，避免出现焦炉加热系统吸力不足，蓄热室煤气泄漏导致中毒、爆炸等安全事故； 4、鞍钢焦炉还增设了交换机蓄能器装置，同时增加系统安全联锁：1）脱硫脱硝风机停，焦