摘要：結(jié)合焦?fàn)t煙道廢氣凈化裝置工程案例,對焦?fàn)t煙道廢氣直接脫硝工藝和先半干法脫硫后除塵脫硝工藝進(jìn)行比較分析.兩種工藝路線各有利弊,應(yīng)根據(jù)實(shí)際煙道廢氣條件謹(jǐn)慎選擇.
隨著《煉焦化學(xué)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB16171—2012)的實(shí)施和環(huán)保執(zhí)法的日益嚴(yán)格,焦?fàn)t煙道廢氣脫硫脫硝成為各焦化企業(yè)環(huán)保治理的專項(xiàng)課題。SCR脫硝工藝是應(yīng)用最廣、技術(shù)最為成熟的煙氣脫硝工藝,目前有兩種應(yīng)用路線,一種是直接脫硝工藝,另一種是先半干法脫硫后除塵脫硝工藝。本文結(jié)合焦?fàn)t煙道廢氣凈化裝置,對兩種工藝路線進(jìn)行對比分析。
1直接脫硝工藝
直接SCR法脫硝指從焦?fàn)t地下煙道抽取廢氣,不經(jīng)過脫硫等措施,直接應(yīng)用SCR法進(jìn)行NOx凈化脫除。以某獨(dú)立焦化廠130萬t/a焦?fàn)t煙道氣脫硝工程為例,分析直接SCR法脫硝工藝的優(yōu)缺點(diǎn)。
此工程為2×75孔5.5m搗固焦?fàn)t的煙道廢氣脫硝工程,處理煙氣量30萬Nm3/h,設(shè)計煙氣溫度310℃,入口NOx濃度1000~1500mg/Nm3,要求凈化后NOx濃度小于150mg/Nm3。采用中低溫SCR法脫硝工藝,還原劑氣態(tài)NH3由廠內(nèi)液氨站蒸發(fā)器提供。脫硝裝置建成投產(chǎn)時,入口煙氣溫度為270~275℃,NOx濃度1100~1300mg/Nm3,SO2濃度約100mg/Nm3,系統(tǒng)阻力約900Pa。整套裝置運(yùn)行平穩(wěn),脫硝效率穩(wěn)定在90%以上,各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計要求。
脫硝裝置運(yùn)行至第4個月時,廠區(qū)甲醇車間發(fā)生故障,焦?fàn)t煤氣需求量降低,焦?fàn)t生產(chǎn)進(jìn)入非正常的減產(chǎn)狀態(tài)。減產(chǎn)后焦?fàn)t煙道廢氣溫度下降,脫硝裝置入口煙氣溫度從280℃降至240℃,低溫狀態(tài)持續(xù)約20天。期間脫硝裝置的系統(tǒng)阻力從900Pa逐漸增至1800Pa。在此期間脫硝出口NOx濃度保持在50mg/Nm3以下,脫硝效率保持在90%以上,脫硝性能未受影響。
針對阻力大幅增加的問題,對脫硝裝置分段進(jìn)行壓差檢測,停機(jī)檢查后發(fā)現(xiàn)過濾層被黑灰色和黃綠色物質(zhì)覆蓋堵塞。過濾層水洗后恢復(fù)原貌,安裝復(fù)位后重啟脫硝系統(tǒng),系統(tǒng)阻力恢復(fù)至850~900Pa。將堵塞物取樣分析,主要成分為石墨炭、多種銨鹽、焦油、煤粉及粉塵顆粒。分析堵塞物產(chǎn)生時的煙氣條件和堵塞物成分可知,當(dāng)煙道廢氣溫度降至260℃以下時,氣態(tài)形式存在的焦油蒸汽、銨鹽類開始析出,夾裹游離炭、粉塵顆粒物等凝聚成固態(tài)、半固態(tài)膠性物質(zhì),逐漸在過濾層上結(jié)垢,最終導(dǎo)致裝置過濾層堵塞,阻力增大。
焦?fàn)t煙道廢氣溫度低于260℃時的結(jié)垢問題是一個技術(shù)難題,這是由焦?fàn)t煙道廢氣自身固有屬性決定的。若在SCR催化劑前不設(shè)置過濾裝置,催化劑將被膠性物質(zhì)堵塞覆蓋甚至損壞。若在SCR催化劑前設(shè)置過濾裝置,雖能保護(hù)催化劑,但如果形成結(jié)垢,也需定期停機(jī)處理。
焦?fàn)t煙道廢氣直接應(yīng)用SCR法脫硝,可使催化劑在較高的溫度條件下進(jìn)行催化還原反應(yīng),保證催化劑較高的脫硝效率,降低噴氨量。但面臨焦?fàn)t煙道廢氣溫度下降時,廢氣組分對催化劑、過濾層以及其他后續(xù)管道設(shè)備有堵塞、覆蓋危險。
2先半干法脫硫后除塵脫硝工藝
先半干法脫硫后除塵脫硝工藝先將焦?fàn)t煙道廢氣送入半干法脫硫塔,后進(jìn)行布袋除塵和SCR脫硝。此工藝路線的特點(diǎn)是脫硝之前先脫除SO2,降低硫酸銨鹽產(chǎn)生量,脫硫后除塵使脫硫灰在除塵布袋表面起到預(yù)噴涂作用,能夠?qū)⒔範(fàn)t煙道廢氣中的焦油、游離炭等一并脫除,對脫硝催化劑及后續(xù)設(shè)備起到有效的保護(hù)作用。
以某鋼鐵聯(lián)合企業(yè)7m頂裝焦?fàn)t340萬t/a焦?fàn)t煙氣凈化裝置為例,該凈化裝置采用“半干法脫硫+布袋除塵+低溫SCR脫硝一體化”工藝,處理煙氣量51.7萬Nm3/h,設(shè)計煙氣溫度180℃,入口NOx濃度500mg/Nm3,SO2濃度80mg/Nm3,要求凈化后NOx濃度小于150mg/Nm3,SO2濃度小于30mg/Nm3。脫硫劑采用Na2CO3溶液,使用旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法脫硫。除塵脫硝采用一體化裝置,下段布袋除塵,上段低溫SCR脫硝。凈化裝置投產(chǎn)8個月以來,系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn),各項(xiàng)參數(shù)均達(dá)到設(shè)計要求,出口SO2濃度小于20mg/Nm3,NOx濃度小于100mg/Nm3,半干法脫硫過程溫降<10℃,布袋除塵段采用壓縮空氣定期清灰,系統(tǒng)阻力穩(wěn)定,在設(shè)計范圍內(nèi)周期變化。
先脫硫后除塵脫硝工藝既滿足SO2排放要求,又可合理利用脫硫除塵段除去廢氣中的雜質(zhì),有效保護(hù)催化劑,保證裝置長期平穩(wěn)運(yùn)行。不足之處在于對溫度較高的獨(dú)立焦化廠而言,在高溫段進(jìn)行半干法脫硫會降低煙道廢氣溫度,對后續(xù)余熱回收有一定影響。
3結(jié)論
直接SCR脫硝工藝使催化劑處于高溫段,充分發(fā)揮催化劑的催化作用,脫硝效率高,但該工藝對焦?fàn)t煙道廢氣溫度要求高,一般不能低于270℃。一旦焦?fàn)t處于非正常生產(chǎn)狀態(tài),整套脫硝裝置處于被廢氣雜質(zhì)堵塞覆蓋的危險境況,存在極大的運(yùn)行風(fēng)險。
先脫硫后除塵脫硝工藝雖然增加了系統(tǒng)溫降(<10℃),但通過脫硫除塵措施,既能降低銨鹽的產(chǎn)生,滿足SO2排放要求,又可合理利用脫硫灰的預(yù)噴涂作用,除去廢氣中的各種雜質(zhì),有效保護(hù)催化劑,保證高效脫硝和系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)。
兩種工藝路線各有利弊,在工程應(yīng)用時應(yīng)根據(jù)實(shí)際焦?fàn)t煙道廢氣的條件謹(jǐn)慎分析,選擇合適的工藝路線。
隨著《煉焦化學(xué)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB16171—2012)的實(shí)施和環(huán)保執(zhí)法的日益嚴(yán)格,焦?fàn)t煙道廢氣脫硫脫硝成為各焦化企業(yè)環(huán)保治理的專項(xiàng)課題。SCR脫硝工藝是應(yīng)用最廣、技術(shù)最為成熟的煙氣脫硝工藝,目前有兩種應(yīng)用路線,一種是直接脫硝工藝,另一種是先半干法脫硫后除塵脫硝工藝。本文結(jié)合焦?fàn)t煙道廢氣凈化裝置,對兩種工藝路線進(jìn)行對比分析。
1直接脫硝工藝
直接SCR法脫硝指從焦?fàn)t地下煙道抽取廢氣,不經(jīng)過脫硫等措施,直接應(yīng)用SCR法進(jìn)行NOx凈化脫除。以某獨(dú)立焦化廠130萬t/a焦?fàn)t煙道氣脫硝工程為例,分析直接SCR法脫硝工藝的優(yōu)缺點(diǎn)。
此工程為2×75孔5.5m搗固焦?fàn)t的煙道廢氣脫硝工程,處理煙氣量30萬Nm3/h,設(shè)計煙氣溫度310℃,入口NOx濃度1000~1500mg/Nm3,要求凈化后NOx濃度小于150mg/Nm3。采用中低溫SCR法脫硝工藝,還原劑氣態(tài)NH3由廠內(nèi)液氨站蒸發(fā)器提供。脫硝裝置建成投產(chǎn)時,入口煙氣溫度為270~275℃,NOx濃度1100~1300mg/Nm3,SO2濃度約100mg/Nm3,系統(tǒng)阻力約900Pa。整套裝置運(yùn)行平穩(wěn),脫硝效率穩(wěn)定在90%以上,各項(xiàng)運(yùn)行指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計要求。
脫硝裝置運(yùn)行至第4個月時,廠區(qū)甲醇車間發(fā)生故障,焦?fàn)t煤氣需求量降低,焦?fàn)t生產(chǎn)進(jìn)入非正常的減產(chǎn)狀態(tài)。減產(chǎn)后焦?fàn)t煙道廢氣溫度下降,脫硝裝置入口煙氣溫度從280℃降至240℃,低溫狀態(tài)持續(xù)約20天。期間脫硝裝置的系統(tǒng)阻力從900Pa逐漸增至1800Pa。在此期間脫硝出口NOx濃度保持在50mg/Nm3以下,脫硝效率保持在90%以上,脫硝性能未受影響。
針對阻力大幅增加的問題,對脫硝裝置分段進(jìn)行壓差檢測,停機(jī)檢查后發(fā)現(xiàn)過濾層被黑灰色和黃綠色物質(zhì)覆蓋堵塞。過濾層水洗后恢復(fù)原貌,安裝復(fù)位后重啟脫硝系統(tǒng),系統(tǒng)阻力恢復(fù)至850~900Pa。將堵塞物取樣分析,主要成分為石墨炭、多種銨鹽、焦油、煤粉及粉塵顆粒。分析堵塞物產(chǎn)生時的煙氣條件和堵塞物成分可知,當(dāng)煙道廢氣溫度降至260℃以下時,氣態(tài)形式存在的焦油蒸汽、銨鹽類開始析出,夾裹游離炭、粉塵顆粒物等凝聚成固態(tài)、半固態(tài)膠性物質(zhì),逐漸在過濾層上結(jié)垢,最終導(dǎo)致裝置過濾層堵塞,阻力增大。
焦?fàn)t煙道廢氣溫度低于260℃時的結(jié)垢問題是一個技術(shù)難題,這是由焦?fàn)t煙道廢氣自身固有屬性決定的。若在SCR催化劑前不設(shè)置過濾裝置,催化劑將被膠性物質(zhì)堵塞覆蓋甚至損壞。若在SCR催化劑前設(shè)置過濾裝置,雖能保護(hù)催化劑,但如果形成結(jié)垢,也需定期停機(jī)處理。
焦?fàn)t煙道廢氣直接應(yīng)用SCR法脫硝,可使催化劑在較高的溫度條件下進(jìn)行催化還原反應(yīng),保證催化劑較高的脫硝效率,降低噴氨量。但面臨焦?fàn)t煙道廢氣溫度下降時,廢氣組分對催化劑、過濾層以及其他后續(xù)管道設(shè)備有堵塞、覆蓋危險。
2先半干法脫硫后除塵脫硝工藝
先半干法脫硫后除塵脫硝工藝先將焦?fàn)t煙道廢氣送入半干法脫硫塔,后進(jìn)行布袋除塵和SCR脫硝。此工藝路線的特點(diǎn)是脫硝之前先脫除SO2,降低硫酸銨鹽產(chǎn)生量,脫硫后除塵使脫硫灰在除塵布袋表面起到預(yù)噴涂作用,能夠?qū)⒔範(fàn)t煙道廢氣中的焦油、游離炭等一并脫除,對脫硝催化劑及后續(xù)設(shè)備起到有效的保護(hù)作用。
以某鋼鐵聯(lián)合企業(yè)7m頂裝焦?fàn)t340萬t/a焦?fàn)t煙氣凈化裝置為例,該凈化裝置采用“半干法脫硫+布袋除塵+低溫SCR脫硝一體化”工藝,處理煙氣量51.7萬Nm3/h,設(shè)計煙氣溫度180℃,入口NOx濃度500mg/Nm3,SO2濃度80mg/Nm3,要求凈化后NOx濃度小于150mg/Nm3,SO2濃度小于30mg/Nm3。脫硫劑采用Na2CO3溶液,使用旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法脫硫。除塵脫硝采用一體化裝置,下段布袋除塵,上段低溫SCR脫硝。凈化裝置投產(chǎn)8個月以來,系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn),各項(xiàng)參數(shù)均達(dá)到設(shè)計要求,出口SO2濃度小于20mg/Nm3,NOx濃度小于100mg/Nm3,半干法脫硫過程溫降<10℃,布袋除塵段采用壓縮空氣定期清灰,系統(tǒng)阻力穩(wěn)定,在設(shè)計范圍內(nèi)周期變化。
先脫硫后除塵脫硝工藝既滿足SO2排放要求,又可合理利用脫硫除塵段除去廢氣中的雜質(zhì),有效保護(hù)催化劑,保證裝置長期平穩(wěn)運(yùn)行。不足之處在于對溫度較高的獨(dú)立焦化廠而言,在高溫段進(jìn)行半干法脫硫會降低煙道廢氣溫度,對后續(xù)余熱回收有一定影響。
3結(jié)論
直接SCR脫硝工藝使催化劑處于高溫段,充分發(fā)揮催化劑的催化作用,脫硝效率高,但該工藝對焦?fàn)t煙道廢氣溫度要求高,一般不能低于270℃。一旦焦?fàn)t處于非正常生產(chǎn)狀態(tài),整套脫硝裝置處于被廢氣雜質(zhì)堵塞覆蓋的危險境況,存在極大的運(yùn)行風(fēng)險。
先脫硫后除塵脫硝工藝雖然增加了系統(tǒng)溫降(<10℃),但通過脫硫除塵措施,既能降低銨鹽的產(chǎn)生,滿足SO2排放要求,又可合理利用脫硫灰的預(yù)噴涂作用,除去廢氣中的各種雜質(zhì),有效保護(hù)催化劑,保證高效脫硝和系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)。
兩種工藝路線各有利弊,在工程應(yīng)用時應(yīng)根據(jù)實(shí)際焦?fàn)t煙道廢氣的條件謹(jǐn)慎分析,選擇合適的工藝路線。
