在對焦化廠煉焦生產(chǎn)過程中排放煙氣中NOx、SO2等污染物化特征進行分析基礎(chǔ)上,對干法脫硫、濕法脫硫及SCR法脫硝工藝特征進行分析,并對優(yōu)化焦化脫硫脫硝工藝運行效率的措施進行探究。在焦爐生產(chǎn)過程中,煙氣污染問題不可避免,當下,針對焦爐煙氣的治理,主要以脫硫脫硝處理為主。
根據(jù)國家相關(guān)規(guī)定,將NOx的排放整合至總量控制因子中,并規(guī)定在焦爐煙氣中,二氧化硫的質(zhì)量濃度一定要控制在小于50mg/Nm3,氮氧化物的質(zhì)量濃度控制在小于500mg/Nm3,方可排放至大氣中[1]。故此,對焦爐煙氣脫硫脫硝凈化工藝進行研究具有重要的現(xiàn)實意義。
1焦爐煙道氣特點
1)焦化廠焦爐煙道氣參數(shù)多樣,對焦爐煙道氣成分影響的因素也多樣,以焦爐生產(chǎn)工藝、焦爐類型、燃料種類、焦爐運行機制、煉焦原料煤有機硫構(gòu)成比等為主。
2)和電廠320℃~400℃煙氣溫度相對比,焦爐煙道氣溫度值相對較低,約為180℃~300℃,以200℃~230℃居多。若在工藝生產(chǎn)過程中能應用高爐煤氣加熱焦爐,那么煙道氣溫度將會更低(<200℃)。
3)焦爐煙道氣內(nèi)SO2含量范圍相對較廣:60mg/m3~800mg/m3;NOx含量的差異相對較大:400mg/m3~1200mg/m3;含水量存在很大區(qū)別:5.0%~17.5%。
4)焦爐煙道氣成分構(gòu)成,伴隨著焦爐液壓交換機操作形式的變化也出現(xiàn)規(guī)律性變化,所以,煙氣內(nèi)SO2、NOx、氧含量的波峰與波谷指標差異較大。
5)焦爐煙囪務必從始至終維持在熱備的運行狀態(tài)中,為確保煙氣凈化設(shè)備在突發(fā)狀態(tài)下能維持焦爐生產(chǎn)作業(yè)的正常性,產(chǎn)生的環(huán)境污染相對較輕微。和電廠煙氣相比,焦爐煙囪務必在整個生產(chǎn)周期維持熱備狀態(tài),經(jīng)脫硫脫硝后的煙道氣溫度一定要高于煙氣露點溫度,且煙氣溫度一定要高于130℃時方可直接回到原煙囪,所以,焦爐煙道廢氣需經(jīng)加熱方可回到原煙囪;而在煙氣溫度偏低或含水量偏高情況時,由于焦爐煙囪未應用防腐措施只能排放到大氣環(huán)境中。
6)焦爐煙道氣成分復雜多變,以硫化氫、一氧化碳、甲烷、焦油等為主[2]。
2焦爐煙氣脫硫脫硝常見工藝和特點
2.1干法脫硫工藝
干法與半干法煙道氣脫硫系統(tǒng)內(nèi)的固體堿性吸收劑被噴至煙道氣流內(nèi),或促使煙氣以穿透堿性吸收劑的形式與吸收劑氣相觸及。不管是哪種形式,煙氣內(nèi)所含有的SO2均會與固體堿性物質(zhì)發(fā)生化學反應,生成相對應的硫酸鹽和亞硫酸鹽。
為促進以上反應的快速進行,固體堿性物質(zhì)一定要具備細碎或疏松等特征。在半干法煙道氣脫硫系統(tǒng)運轉(zhuǎn)過程中,需將適量水添加至煙道氣內(nèi),進而促進堿性物質(zhì)顆粒表層有液膜生成,在這樣的情況下SO2會順利溶入其中,對固體堿性物質(zhì)與其反應效率均起到正向作用。
不管是干法脫硫技術(shù)中的脫硫吸收還是產(chǎn)物處理工序,均是在相對干燥的環(huán)境下進行的,該種工藝方法運行過程中不會對設(shè)備產(chǎn)生明顯的腐蝕作用,并有效規(guī)避了污染水排出現(xiàn)象,煙氣在凈化過程中溫度不會明顯降低,該種脫硫工藝技術(shù)能促使煙囪更易排氣與擴散。但該工藝類型在運行過程中存在脫硫劑利用率與脫硫效率普遍偏低、設(shè)備龐大等不足[3]。
2.2濕法脫硫工藝
當下,世界各國的濕法煙氣脫硫工藝在工藝程序、運行機制與形式等方面存在異曲同工之處,其均通過使用石灰石、碳酸鈉、石灰等物質(zhì),促使其轉(zhuǎn)化為洗滌劑,在反應塔內(nèi)對煙氣進行洗滌,進而實現(xiàn)除去煙氣內(nèi)SO2的目標。該種工藝方法已經(jīng)有數(shù)千年的應用歷程,并始終處于不斷改良與優(yōu)化的運行狀態(tài)中,技術(shù)日趨成熟化,脫硫效率高于95%,副產(chǎn)品更易回收[4]。
石灰石-石膏濕法煙氣脫硫工藝由于吸收劑成本相對較低,故此在濕法脫硫領(lǐng)域應用范疇不斷拓展。該種工藝技術(shù)的特征是脫硫率、吸收劑利用率相對較高,能更好地適應高濃度SO2的煙氣條件。但是,其具有基礎(chǔ)建設(shè)造價成本高、脫硫廢水有一定腐蝕性等缺點,并且,由于石灰石需連續(xù)引進,這在很大程度上增加了采購成本及副產(chǎn)品亞硫酸鈣處理的難度。