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          焦炉烟气净化工艺考虑以及干法烟气脱硫技术(DFGD)

          2020-11-28 20:39:44

          {一}、焦炉烟气脱硫脱硝工艺考虑因素
            据统计,我国炼焦生产烟气中SO2含量范围广:50mg/m3~800mg/m3;NOx含量差别大:400mg/m3~1200mg/m3;颗料物含量受焦炉炭化室窜漏影响较大,随着炉龄增长也很难实现达标排放的要求;焦炉烟气温度相对较低,180℃~320℃。而要达到《标准》的限值要求,就考虑实施烟道废气脱硫脱硝。
            1、焦炉烟气的特点
            (1)焦炉烟道气的温度与生产负荷有直接关系,不是恒定值。受市场经济的影响,焦炉负荷不可能是稳定不变的,在满负荷时,烟道气温度可能在300℃左右,在负荷降至45%以下时,烟道气的负荷可能在200℃左右。
            (2)焦炉烟道气的污染物组分浓度受炼焦配煤、加热制度、炉体窜漏、炉型、周转时间等因素影响,不同的焦化厂、同一焦化厂的不同时期焦炉烟道气的组分可能都不同。
            (3)烟道气在烟囱的排烟温度不能低于130℃,原因有两个:一是烟道气中含有水分,理论值是20.06%,实际可能在5%~17.5%,含有浓度的酸性气体(如SO2、SO3),在低温下可能生成酸,存在结露温度腐蚀的问题,山东一家焦化企业(该厂使用湿法脱硫)在2015年已出现烟囱中部向外渗水的情况,初步判断是结露温度腐蚀造成的;二是烟温过低的话,烟囱自拔力出现问题,烟囱变成了冷烟囱,将严重威胁焦炉的生产。焦炉从冷砌体经过烘炉至1000℃左右投产的过程中,一步就是先烘烟囱,烟囱吸力达到程度后,才烘分烟道、烘炭化室,烟囱的热浮力是焦炉内气体流动的动力。
            (4)每座焦炉加热换向周期为20min~30min,换向时间约1min,在这1min内,烟气量及烟气中的SO2、NOx、颗粒物浓度均有波动,而且这种变化很有规律。
            2、选择烟气脱硫脱硝工艺考虑的因素
            结合烟道气的特点,在烟气脱硫脱硝技术路线选择时考虑以下因素:
            (1)焦炉生产负荷对烟气脱硫脱硝运行的影响。在长周转时间下烟气脱硝、余热回收装置可能都不能运行了,但烟气脱硫运行。
            (2)烟气脱硝如选用低温SCR脱硝技术,受焦炉炉体窜漏或焦炉其他操作影响,焦炉烟气中焦油不能燃烧带来的对催化剂床层的堵塞污染问题,在SCR催化剂选型时考虑充分。
            (3)焦炉烟囱内部仅内衬隔热层,未采取其他任何蚀措施。如脱硫后烟气还返回原烟囱,结露温度腐蚀的问题考虑。
            (4)为焦炉生产,烟囱热备的问题考虑,以满足在脱硫脱硝设备故障、检修或突然全厂停电等情况下焦炉加热浮力要求。
            (5)脱硝工艺低温时易爆的硝铰、亚硝铰聚集在管壁上,受到扰动,可能发生爆炸事故,在工艺选择上要考虑此因素。
            {二}、干法烟气脱硫技术(DFGD)
            干法烟气脱硫技术一脱硫吸收和产物处理均在干燥态下进行。该法具有无污水和废酸排出、设备腐蚀小、烟气在净化过程中无明显温降、净化后烟温高、利于烟囱排气扩散等优点,但脱硫效率低、反应速度较慢、脱硫装置庞大。
            1、电子射线辐射法
            电子射线法(EBA法)的原理是在烟气进入反应器之前先加入氨气,然后在反应器中用电子加速器产生的电子束照射烟气,使水蒸气与氧等分子激发产生氧化的自由基。这些自由基使烟气中的SO2很快氧化,产生硫酸,再和氨气反应形成硫酸氨。该技术先由日本荏原制作所于1970年着手研究,1972年又与日本原子能研究所合作,确立了该技术作为连续处理的基础。20世纪80年代由美国政府和日本荏原制作所等分担出资在美国印安纳州普列斯燃煤发电厂建立一套大处理高硫煤烟气量为24000Nm3/h的电子束装置,1987年7月建成,取得了较好效果,脱硫率可达90%以上。现日本荏原制作所与中国电力部门共同实施的“中国EBA工程”已在成都电厂建成一套完整的烟气处理能力为300000Nm3/h项目。其主要特点是系统简单,操作方便,过程易于控制,副产物可用于生产化肥,脱硫成本低于传统方法。但此法需要大功率、耐受辐照高温引起腐蚀的电子发射器,同时需要屏蔽。
            2、荷电干式吸收剂喷射脱硫系统(CDSI)
            此法是美国ALANCO公司的技术。其技术核心是吸收剂以高速通过高压静电电晕充电区,静电荷后,被喷射到烟气中,扩散形成均匀的悬浮状态。由于粒子表现的电晕,增强了活性、缩短了反应时间,从而提高了反应效率。此法投资及占地仅为传统湿法的10%和27%。但其脱硫效率相对较低。荷电干式吸收剂喷射脱硫系统的优点为投资小、收效大、脱硫工艺简单、性强;整个装置占地面积小,不仅可用于新建锅炉的脱硫,而且对现有锅炉的技术改造;CDSI是纯干法脱硫,不会造成二次污染,反应生成物将与烟尘一起被除尘设备除去后统一运出厂外。其缺点是对脱硫剂要求太高,一般的石灰难以满足其使用要求,而其指定的可用石灰则售价过高,限制了其推广。
            3、炉内喷钙尾部增湿脱硫工艺(LIFAC)
            炉内喷钙尾部增湿也作为一种常见的干法脱硫工艺而被广泛地应用。虽然炉内喷钙尾部增湿脱硫的基本工艺都是将CaCO3粉末喷入炉内,脱硫剂在高温下分解产生CaO,同时与烟气中的SO2反应生成CaSO3。由于单纯炉内喷钙脱硫效率往往不高(低于20%~50%),脱硫剂利用率也较低,因此炉内喷钙还需与尾部增湿配合以提高脱硫效率。该技术已在美国、日本、加拿大和欧洲工业应用,是一种具有广阔发展前景的脱硫技术。目前,典型的炉内喷钙尾部增湿脱硫技术有美国的炉内喷钙多级燃烧器(LIMB)技术、芬兰的炉内喷石灰石及氧化钙活化反应(LIFAC)技术、奥地利的灰循环活化(ARA)技术等。LIFAC脱硫技术具有占地少、系统简单、投资和运行费用相对较低、无废水排放等优点,脱硫率为60%~85%;但该技术需要改动锅炉,会对锅炉的运行产生影响。我国南京下关电厂和绍兴钱清电厂从芬兰引进的LIFAC脱硫技术和设备目前已投入运行。
            4、炉内喷钙循环流化床反应器脱硫技术
            炉内喷钙循环流化床反应器脱硫技术是由德国SimmeringGrazPauker/LurgiGmbH公司的。该技术的基本原理是:在锅炉炉膛适当部位喷入石灰石,起到部分固硫作用,在尾部烟道电除尘器前装设循环流化床反应器,炉内未反应的CaO随着飞灰输送到循环流化床反应器内,在循环流化床反应器中大颗粒CaO被其中湍流破碎,为SO2反应提供的表面积,从而提高了整个系统的脱硫率。该类技术将循环流化床技术引入到烟气脱硫中来,是其开创性工作,目前该技术脱硫率可达90%以上,这已经在德国和奥地利电厂的商业运行中证实。

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