摘要：為響應(yīng)國家的環(huán)保政策,兗礦國際焦化有限公司于2012年啟動了焦爐煙氣脫硫脫硝除塵技術(shù)的調(diào)研工作和焦爐煙氣治理工作:2×850kt/a焦炭2×60孔7.63m頂裝煤焦爐在煙氣低溫脫硝側(cè)線試驗的基礎(chǔ)上,采用低氮燃燒脫硝技術(shù)對焦爐加熱系統(tǒng)進行優(yōu)化,采用雙堿法脫硫工藝對焦爐煙氣進行深度脫硫技改。實際運行情況表明,焦爐煙氣治理取得了良好的經(jīng)濟效益、環(huán)保效益、社會效益。

0引言

面對日益嚴峻的環(huán)保壓力，近年來我國對環(huán)境污染問題越來越重視，對煙氣排放和節(jié)能降耗的要求越來越嚴格，特別是《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標準》(GB16171—2012)的頒布實施其排放標準的提升有力地推動了煉焦生產(chǎn)工藝和污染治理技術(shù)的研發(fā)。按照GB16171—2012要求的焦爐煙氣經(jīng)除塵后煙囪排放廢氣NOX含量≤150mg/m3、SO2含量≤20mg/m3、煙塵含量≤10mg/m3，在役焦爐裝置若不采取脫硫脫硝除塵治理措施，其煙氣無法實現(xiàn)達標排放。因此，焦爐煙氣的脫硫脫硝除塵技術(shù)成為整個焦化行業(yè)關(guān)注的重點和難點。

兗礦國際焦化有限公司2002年從德國凱澤斯圖爾焦化廠引進先進技術(shù)，通過整體拆遷重建的方式成功引進了代表當(dāng)時世界上先進煉焦工業(yè)技術(shù)水平的7.63m焦爐，將我國的煉焦工業(yè)技術(shù)水平向前推進了一大步。原設(shè)計為2×75孔7.63m頂裝煤大型焦爐，產(chǎn)能為2×1000kt/a;2005年12月項目投產(chǎn)，后因焦爐爐頂空間溫度高達960℃(正常溫度800℃)，又投資了4.5億元對焦爐爐體進行改造，調(diào)整為2×60孔7.63m頂裝煤大型焦爐，產(chǎn)能為2×850kt/a。

為響應(yīng)國家的環(huán)保政策，兗礦國際焦化有限公司早在2012年就啟動了焦爐煙氣脫硫脫硝除塵技術(shù)的調(diào)研工作，重點對國內(nèi)大中型重點煉焦企業(yè)的脫硫脫硝除塵和煙氣余熱回收綜合利用等技術(shù)進行了深入細致的調(diào)查研究。對于焦化行業(yè)而言，焦爐煙氣脫硫脫硝是當(dāng)前面臨的一項新課題，焦爐煙氣脫硫脫硝除塵技術(shù)調(diào)研工作啟動后，與中科院蘭州化物所聯(lián)合進行了焦爐煙氣低溫脫硝側(cè)線試驗，其后率先在2×60孔7.63m頂裝煤大型焦爐上新上脫硫脫硝除塵環(huán)保裝置，有效降低了污染物的排放。現(xiàn)簡介如下。

1治理前焦爐煙氣的排放狀況

兗礦國際焦化有限公司2×850kt/a焦爐的設(shè)計煙氣總處理量為540000m3/h。實際運行過程中，實測煙氣處理量為320000m3/h，外排煙氣中SO2含量平均為150mg/m3、NOx含量平均為1500mg/m3，遠遠超過國標要求。

2 焦爐煙氣脫硝工藝技術(shù)及其實施

2.1焦爐煙氣脫硝工藝技術(shù)

焦爐煙氣脫硝工藝主要有干法和濕法兩大類型。經(jīng)調(diào)研，兗礦國際焦化有限公司決定采用馬鞍山市江海節(jié)能科技有限公司寧芳青教授開發(fā)的焦爐低氮燃燒技術(shù)(專利技術(shù))對焦爐系統(tǒng)進行優(yōu)化改造，主要是對焦爐爐體內(nèi)的加熱配風(fēng)量進行控制，以減少煉焦過程中NOx的生成。具體內(nèi)容包括:①對7.63m焦爐加熱系統(tǒng)進行優(yōu)化，實現(xiàn)焦爐的均勻加熱，以控制NOX的產(chǎn)生，降低焦爐煙氣的NOX含量，實現(xiàn)達標排放;②增加焦爐加熱測溫、煙氣組分分析、回爐煤氣熱值測量調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)，實現(xiàn)焦爐的自動化控制;③控制焦爐加熱溫度在1500℃(熱力型NOX產(chǎn)生臨界溫度)以下，減少熱力型NOX的產(chǎn)生;

④調(diào)優(yōu)7.63m焦爐加熱工藝控制方式，以降低回爐煤氣消耗，提高焦爐加熱的均勻性。

2.2焦爐煙氣脫硝項目的實施

兗礦國際焦化有限公司于2015年11月與馬鞍山市江海節(jié)能科技有限公司簽訂焦爐脫硝改造項目合同，2016年3月脫硝項目開工建設(shè)，2016年年底完成建設(shè)，2017年1月進行全面調(diào)試，2017年3月26日正式投運。投運后，焦爐煙氣中NOX含量穩(wěn)定控制在300mg/m3左右，實現(xiàn)了NOX的達標排放。

3焦爐煙氣脫硫工藝技術(shù)及其實施

兗礦國際焦化有限公司焦爐煙氣脫硫采用鈣鈉雙堿法脫硫工藝，該工藝技術(shù)成熟，投資相對較少，在中小型焦爐中應(yīng)用較多，具有混合氣液流通量大、系統(tǒng)壓降低、操作簡便、運行穩(wěn)定且運行周期長、脫硫效率最高可達97%等諸多優(yōu)點。鈣鈉雙堿法脫硫工藝技術(shù)的核心原理在于先用氫氧化鈉(或碳酸鈉)堿性吸收溶液脫除煙氣中的含硫氣體，再用氧化鈣(石灰粉)對脫硫液進行再生，從而可避免系統(tǒng)由于銨鹽、飛灰小顆粒等凝結(jié)而易出現(xiàn)的結(jié)垢問題，同時可提高吸收速率和脫硫劑利用率，液氣比低，運行成本低。

3.1焦爐煙氣脫硫工藝技術(shù)

3.1.1煙氣脫硫系統(tǒng)

從焦爐出來的熱煙道氣，先經(jīng)余熱鍋爐回收余熱，將焦爐煙氣溫度由300℃降至180℃左右，再經(jīng)空氣換熱器將煙氣溫度降至150℃左右，然后由引風(fēng)機將煙氣送入脫硫吸收塔。脫硫塔內(nèi)設(shè)有幾十支霧化噴槍，噴槍噴灑出的霧化脫硫液滴均勻散布于脫硫塔塔體內(nèi)，煙氣中的SO2與霧化的脫硫堿液充分混合、反應(yīng)(SO2+H2O=H2SO3;Na2CO3+H2SO3=Na2SO3+CO2

+H2O)。脫硫后的潔凈煙氣經(jīng)除霧器后由煙囪排入大氣。脫硫循環(huán)堿液吸收SO2后，經(jīng)塔底管道流入積沉池內(nèi)，在積沉池內(nèi)將反應(yīng)生成的顆粒物和灰塵沉淀下來，積沉池上部潔凈的脫硫堿液自流溢入再生池，在再生池內(nèi)與乳液槽來的石灰乳進行再生反應(yīng)，同時堿液循環(huán)槽補入碳酸鈉溶液，脫硫堿液由泵打入脫硫塔內(nèi)循環(huán)利用;再生反應(yīng)生成的固體CaSO3及經(jīng)氧化生成的固體CaSO4則經(jīng)壓濾機脫水后排出。

3.1.2脫硫渣處理系統(tǒng)

脫硫堿液經(jīng)循環(huán)泵送至脫硫塔內(nèi)與焦爐煙氣充分接觸反應(yīng)后，從脫硫塔底部排出，排出的脫硫液(混合漿液)含有Na2SO3、NaHSO3及少量粉塵渣(大部分煙塵在原除塵器中除去)，進入反應(yīng)槽，與從氧化鈣漿液槽輸送過來的石灰漿液發(fā)生再生反應(yīng)，然后經(jīng)石膏旋流器濃縮后送入真空皮帶脫水機脫除水分，清液返回脫硫塔循環(huán)利用，石膏渣則排入石膏庫。

3.2焦爐煙氣脫硫項目的實施

2016年3月，與濟寧市化工設(shè)計院(總包單位)簽訂焦爐尾氣深度脫硫技改項目施工合同。項目于2016年4月開工，2016年7月建成，經(jīng)調(diào)試消缺和168h生產(chǎn)考核后，于2016年8月正式投運。焦爐煙氣脫硫系統(tǒng)投運后，整體運行狀況穩(wěn)定，2016年10月完成焦爐煙氣在線監(jiān)測系統(tǒng)的驗收，順利通過當(dāng)?shù)丨h(huán)保部門的竣工驗收，實現(xiàn)SO2的達標排放，達到預(yù)期目標。

4焦爐煙氣治理成效

改造前，外排煙氣中SO2含量150mg/m3、NOX含量1500mg/m3。脫硝脫硫項目實施后，設(shè)計煙氣總處理量540000m3/h，實際煙氣處理量320000m3/h，經(jīng)脫硝脫硫后，外排煙氣中SO2含量≤20mg/m3、NOX含量≤500mg/m3。

焦爐脫硫脫硝項目的主要技術(shù)經(jīng)濟指標如下:項目總投資2805萬元，年運行費用1081萬元，年平均所得稅90萬元;項目投資回收期(含所得稅)8.75a(含建設(shè)期);全年SO2減排量36.3t、NOX減排量2717t，節(jié)省SO2、NOX委托處理費用1441萬元?？梢姡磕隇槠髽I(yè)帶來的利潤約為1441-1081-90=270萬元。

5結(jié)束語

兗礦國際焦化有限公司是山東省6m以上焦爐首家實現(xiàn)煙氣治理的焦化企業(yè)，其新上的脫硫脫硝除塵環(huán)保裝置符合國家的產(chǎn)業(yè)政策、行業(yè)發(fā)展規(guī)劃、環(huán)保標準、節(jié)約能源等方面的要求，所用脫硫脫硝工藝技術(shù)先進、成熟可靠、運行成本低，經(jīng)濟效益、環(huán)保效益和社會效益均非常明顯，值得在業(yè)內(nèi)推廣應(yīng)用。