SDS幹法脫硫在焦爐煙氣處理中的應用

隨著環保排放要求越來越嚴格◕☁，企業治理汙染的力度也不斷加大◕☁，焦爐煙氣的治理也越來越受到重視₪│。焦爐生產過程中會產生含粉塵·₪、SO2·₪、NOx 等有害物質的廢氣◕☁，對環境造成汙染₪│。為減少焦爐煙氣中SO2 和NOx 等有害物質排放量◕☁，使其滿足環保要求◕☁，同時更好地改善大氣環境質量◕☁，很多先進的方法已被應用於實際專案₪│。 研究發現◕☁，SCR 脫硝技術在低溫環境中具有很好的抗硫效能◕☁，煙氣脫硝率達到85% 以上₪│。金輝等[2] 將SCR 技術實際應用於江蘇沂州煤焦化有限公司某專案◕☁，攻克了焦爐煙氣無法在低溫下處理的難題₪│。王巖等[3] 認為焦爐煙氣處理應有效融合源頭控制·₪、低氮燃燒·₪、末端淨化三方面◕☁，並對其引起重視₪│。

透過脫硫脫硝除塵工藝淨化後◕☁，焦爐煙氣排放濃度達到SO2 ≤ 30 mg/m3◕☁，NOx ≤ 150 mg/m3◕☁，粉塵濃度≤ 15 mg/m3◕☁，滿足GB 16171—2012《煉焦化學工業汙染物排放標準》中的特別排放限值要求◕☁，並能夠達到超低排放標準要求₪│。

1·₪、焦爐煙氣脫硫脫硝工藝

1.1 工藝流程

焦爐煙氣分別由地下機側和焦側煙道引出◕☁，經旁路煙氣管道閥門和新增入口管道閥門切換並匯合後進入煙氣總管₪│。同時高效的脫硫劑(顆粒粒徑為20~25 μm)透過SDS 幹法脫酸噴射及均布裝置噴入總煙道並在煙道內被加熱啟用◕☁，其比表面積迅速增大◕☁，與焦爐煙氣充分接觸後發生物理·₪、化學反應◕☁，煙氣中的SO2 等酸性物質被吸收淨化◕☁，經吸收並乾燥的含粉料煙氣進入布袋除塵器進行進一步脫硫反應及煙塵淨化₪│。脫硫除塵後的煙氣在SCR 脫硝反應器內進行脫硝淨化◕☁，煙氣中的NOx 與噴氨格柵噴出的NH3在靜態混合器內充分混合◕☁，並在SCR 反應器內在中低溫催化劑的作用下與NH3 發生化學反應◕☁，生成N2和H2O◕☁，從而達到去除煙氣中NOx 的目的◕☁，淨煙氣由增壓風機抽引◕☁，經出口煙道至原焦爐煙囪排入大氣₪│。回原焦爐煙囪的煙氣溫度滿足焦爐熱備溫度要求◕☁，可保證事故狀態下焦爐煙囪熱拔力依然保持正常₪│。

1.2 副產物綜合利用

 SDS 幹法脫硫的脫硫劑選用高效複合脫硫劑₪│。由於SDS 工藝過噴量很小◕☁，因此與其他脫硫方法相比◕☁，該方案脫硫副產物很少₪│。副產物中Na2SO4 所佔比例很高◕☁，便於綜合利用₪│。副產物為幹態粉狀料◕☁，其中◕☁，Na2SO4 質量約佔總質量的80%~90%◕☁，Na2CO3 質量約佔總質量的10%~20%₪│。焦爐脫硫副產物可作為礦山尾礦固化劑的生產原料以外◕☁，也可應用在以下領域│✘：摻入水泥中◕☁，使水化產物硫鋁酸鈣更快地生成◕☁，加快水泥的水化硬化速度;在玻璃工業用以代替純鹼;在造紙工業中用於製造硫酸鹽紙漿時的蒸煮劑;在化學工業中用作製造硫化鈉·₪、矽酸鈉和其他化工產品的原料;在紡織工業中用於調配維尼綸紡絲凝固劑;還可用於有色冶金·₪、皮革等方面₪│。該脫硝系統更新後的廢催化劑◕☁，由催化劑廠家回收₪│。

2·₪、工藝技術

常用的焦爐煙氣脫硫脫硝方法主要有SDS 幹法脫硫+ 中低溫SCR 脫硝◕☁，SDA(Na) 半乾法脫硫+ 中低溫SCR 脫硝◕☁，SDA(Ca) 半乾法脫硫+GGH- 中低溫SCR 脫硝以及活性炭幹法脫硫脫硝工藝等₪│。

2.1 SDS幹法脫硫工藝

高效脫硫劑(粒徑為20~25 μm)透過SDS 幹法脫酸噴射及均布裝置被噴入煙道並在煙道內被加熱啟用◕☁，其比表面積迅速增大發背景是垃圾焚燒行業開發的HCl脫除幹法系統◕☁，其副產物的主要成分為NaCl◕☁，可被回收作為原料再用於生產純鹼₪│。之後SDS 幹法脫酸技術在歐洲得到迅速發展◕☁，其配套的噴射系並與煙氣充分接觸後發生物理·₪、化學反應◕☁，煙氣中的SO2 等酸性物質被吸收淨化₪│。該技術的開統·₪、研磨系統相繼被開發₪│。目前在歐洲市場該工藝主要用於垃圾焚燒爐尾氣脫酸◕☁，但該技術在其他行業包括焦化·₪、玻璃製造·₪、燃煤電廠·₪、危險廢物焚燒爐·₪、柴油發電·₪、生物質發電·₪、水泥等都取得了很好的應用效果₪│。

SDS 幹法脫硫+ 中低溫SCR 脫硝工藝的優點是脫硫·₪、脫硝效率高◕☁，無溫降◕☁，無水操作◕☁，投資省◕☁，佔地面積小◕☁，副產物少◕☁，低電耗◕☁，無腐蝕◕☁，裝置簡單◕☁，易操作維護◕☁，脫硫副產物產生量小◕☁，硫酸鈉含量高等;缺點是會產生少量的脫硫副產物◕☁，需要對其進行綜合利用₪│。

2.2 SDA半乾法脫硫工藝(包括Na法和Ca法)

旋轉噴霧乾燥(SDA)脫硫技術於二十世紀七十年代早期由丹麥Niro 公司研製開發₪│。其脫硫過程是將CaO 或Na2CO3 加水配置成固含量為20%~25% 的Ca(OH)2 漿液或Na2CO3 溶液◕☁，透過霧化器高速旋轉將溶液霧化成30~80μm 的霧滴噴入吸收塔內◕☁，塔內的Ca(OH)2 漿液或Na2CO3 溶液霧滴(吸收劑)迅速吸收煙氣中的SO2◕☁，達到脫除SO2 及其他酸性介質的目的₪│。同時◕☁，焦爐煙氣熱量瞬間乾燥噴入塔內的液滴◕☁，使其成為粉狀幹固體◕☁，由袋式除塵器捕集₪│。

脫硫工藝流程簡單◕☁，吸收塔為空塔結構₪│。SDA(Na) 半乾法脫硫+ 中低溫SCR 脫硝的優點是脫硫效率高·₪、無廢水產生·₪、低水耗·₪、低電耗·₪、無腐蝕;缺點是脫硫劑易結晶·₪、維護困難·₪、副產物難回收利用₪│。SDA(Ca) 半乾法脫硫+GGH- 中低溫SCR 脫硝工藝的優點是脫硫效率中·₪、無廢水產生·₪、低水耗·₪、低電耗·₪、無腐蝕;缺點是佔地面積大·₪、煙氣溫度先降低後升高◕☁，能耗高·₪、副產物難以利用₪│。

2.3 活性炭幹法脫硫脫硝工藝

以物理- 化學吸附原理為基礎◕☁，活性炭吸附煙氣中的SO2·₪、H2O 和O2 後催化反應生成硫酸◕☁，然後將其遷移到微孔中儲存◕☁，而煙氣中的NOx 在活性炭催化作用下◕☁，和噴入煙氣中的氨水發生還原反應◕☁，生成N2 和H2O₪│。活性炭透過再生系統釋放活性吸附位繼續吸附SO2◕☁，再生系統排放的含SO2 煙氣進入副產物回收系統◕☁，SO2 可被加工成多種硫化工產品₪│。

活性炭在再生過程中會產生磨損及化學消耗◕☁，因此需要定期補充新的活性炭◕☁，磨損的活性炭粉則可返回配煤工段進行再利用₪│。

活性炭幹法脫硫脫硝工藝即採用活性炭的吸附作用吸附煙氣中的SO2·₪、顆粒物和NOx◕☁，從而實現同時脫硫·₪、脫硝和除塵的目的₪│。缺點是煙氣溫度需降低到150 ℃以下;脫硫副產物中包含硫酸的同時產生汙染廢水◕☁，一次性投資大◕☁，執行成本高₪│。

綜上所述◕☁，無論從工藝技術的先進性(脫硫·₪、脫硝效率)◕☁，還是從工藝技術的實用性◕☁，佔地面積◕☁，投資成本◕☁，廢水◕☁，副產物利用等方面進行綜合分析比較◕☁，SDS 幹法脫硫及中低溫SCR 脫硝工藝是最適合焦爐煙氣淨化的工藝技術◕☁，其配置合理◕☁，控制水平達到國際先進水平◕☁，可確保脫硫脫硝系統長期·₪、安全·₪、穩定·₪、連續地執行₪│。

3·₪、工藝原理

3.1 SDS工藝原理

SDS 幹法脫酸噴射技術是將高效脫硫劑(粒徑為20~25 μm)均勻噴射在管道內◕☁，脫硫劑在管道內被加熱啟用◕☁，比表面積迅速增大◕☁，與酸性煙氣充分接觸◕☁，發生物理·₪、化學反應◕☁，煙氣中的SO2 等酸性物質被吸收淨化₪│。

其主要化學反應為│✘：

2NaHCO3 +SO2+1/2O2 → Na2SO4 +2CO2+H2O

2NaHCO3 +SO3 → Na2SO4 +2CO2+H2O

其與其他酸性物質(如SO3 等)的主要反應為│✘：

NaHCO3 +HCl → NaCl +CO2+H2O

NaHCO3 +HF → NaF +CO2+H2O

4·₪、工藝特點

4.1 SDS脫硫工藝技術特點

SDS 脫硫工藝具有良好的調節特◕☁，脫硫裝置執行及停運不影響焦爐的連續執行狀態◕☁，脫硫系統的負荷範圍與焦爐負荷範圍相協調◕☁，保證脫硫系統可靠穩定地連續執行₪│。該工藝技術特點如下│✘：

(1)系統簡單◕☁，操作維護方便 ;

(2)一次性投資少◕☁，佔地面積小;

(3)執行成本低;

(4)全乾系統◕☁，無需用水;

(5)脫硫效率高;

(6)合理的脫硫劑均布裝置;

(7)靈活性很高◕☁，可以隨時根據排放指標要求調整;

(8)對酸性物質具有較好的脫除效果;

(9)對焦爐工況適應性強;

(10)副產物量少◕☁，硫酸鈉純度高◕☁，便於回收利用;

(11)系統設定事故通道快速切換裝置◕☁，一旦出現故障也不影響焦爐的正常生產₪│。

5·₪、脫硫脫硝工藝系統組成

焦爐煙氣脫硫·₪、脫硝系統由以下幾個部分組成│✘：

(1)SDS 脫硫劑投加及均布裝置( 關鍵裝置考慮備用) ;

(2)除塵裝置及附屬裝置;

(3)脫硝反應器系統及附屬裝置;

(4)脫硫脫硝系統公輔裝置◕☁，包括氮氣供應系統·₪、迴圈水供應等;

(5)儀表·₪、通訊·₪、供配電·₪、線上監測·₪、消防與控制系統等₪│。

隨著環保法規越來越嚴格的要求◕☁，帕爾曼結合歐美先進工藝開發的小蘇打幹法脫酸原理的工藝得到越來越多的應用₪│。採用碳酸氫鈉為吸附劑的幹法吸附去除煙氣中所含的各種汙染物₪│。其淨化效果可與已知的其它方式相比◕☁，如採用石灰乳為吸附劑的噴霧吸附法₪│。幹法煙氣淨化不僅可用於煤電廠·₪、危廢處理◕☁，市政垃圾或替代燃料焚燒廠◕☁，還可廣泛地用於玻璃·₪、水泥·₪、冶金等行業的工業爐₪│。採用幹法煙氣淨化可以經濟去除含有酸性物質的氣體◕☁，如SO2◕☁，HCI等◕☁，達到國標煙氣排放標準₪│。近年來我公司生產研發的小蘇打幹法脫硫脫酸研磨機服務於全國多家環保公司◕☁，成功的為全國多家鋼鐵集團業主完成煙氣脫硫改造工程◕☁，從而起到脫硫脫酸·₪、煙氣淨化的作用◕☁，今天我司聯合湖北某環保科技股份有限公司為天津某聯合特鋼有限公司熱風爐煙氣脫硫改造工程的研磨製粉系統◕☁，裝置已製作完畢◕☁，為實現更美麗的藍天白雲貢獻一份力量 ₪│。