一種焦爐煙道廢氣脫硫脫硝及余熱回收的一體化工藝的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及焦爐煙道廢氣污染物控制及熱回收技術領域，具體涉及一種焦爐煙道 廢氣脫硫脫硝及余熱回收的一體化工藝。
【背景技術】
[0002] 焦爐煙囪排放的污染物，主要含S02、N0x及粉塵顆粒物。研究表明，氣相S0 2、N0；^ PM2. 5的前驅體，粉塵顆粒物是PMlO的主要成分，由S02、N0X、VOCs等前驅體轉變的PM2. 5 的量比直接排放的還多，S02、N(V^粉塵顆粒物是形成霧霾和酸雨的主要物質。近年來我國 S02、N0J9排放量屢居世界首位，大氣污染和酸雨問題已經(jīng)對人類健康和生態(tài)系統(tǒng)造成了嚴 重的危害，成為制約我國經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展的重要因素，政府和社會對其的重視也達到 了空前的高度。
[0003] 焦爐煙囪排放的SO2是焦爐加熱煤氣中所含硫化物燃燒產(chǎn)生的，主要包含焦爐加 熱用焦爐煤氣中H2S燃燒所生成的SO2;.爐加熱用焦爐煤氣中有機硫燃燒所生成的SO 2; 因焦爐爐體竄漏導致荒煤氣進入燃燒系統(tǒng)，其中所含的硫化物燃燒所生成的SO2。焦爐煙道 廢氣中排放的302根據(jù)各廠煤氣凈化的程度和焦爐的管理水平，一般在100~600mg/m3。
[0004] 燃氣在焦爐立火道燃燒時，會產(chǎn)生氮氧化物（N0X)，氮氧化物通常多指NO和勵 2的 混合物，大氣中的氮氧化物破壞臭氧層，造成酸雨，污染環(huán)境。研究表明，在燃燒生成的NOx中，NO占95%，勵2為5%左右，在大氣中NO緩慢轉化為NO 2。焦爐煙囪廢氣排放的勵^農(nóng)度 一般在 800~1200mg/m3。
[0005] 焦爐煤氣中的碳顆粒物在加熱時形成碳黑，焦爐煤氣中的烴類熱裂解也形成碳 黑，焦爐炭化室逸出的粗煤氣(粗煤氣中含焦油和細分散煤塵）進入到燃燒室，形成的廢氣 中的碳顆粒濃度可達到100 mg/m3以上。
[0006] 2012年6月27日國家環(huán)境保護部及國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局共同發(fā)布了《煉 焦化學工業(yè)污染物排放標準》（GB16171-2012)，要求從2015年1月1日起，現(xiàn)有企業(yè)執(zhí)行 "表5"規(guī)定；自2012年1月1日起，新建企業(yè)執(zhí)行"表5"規(guī)定；特別地區(qū)執(zhí)行"表6"更嚴 格的規(guī)定，GB16171-2012中"表5"、"表6"具體規(guī)定見下表。
[0007] 表1 GB16171-2012中"表5"、"表6"焦爐煙囪大氣污染物排放濃度限值 ~Si ~~SS"^ 大氣汚染物排放限值 :丨:: mg/iii3' 《mgYm3 筆:::議 :_:|_董..： 1_: ::憲 與電廠等其他行業(yè)煙道廢氣相比，焦爐煙道氣脫硝具有以下特點： 1)焦爐煙道氣溫度較低。受焦爐爐型、燃料類型、操作制度、現(xiàn)場管理水平等因素的影 響，不同焦化廠焦爐煙道氣溫度差別很大，一般在220-290°C之間。相比電廠300-400°C的 煙氣溫度，焦爐煙道氣溫度相對較低，如果直接采用電廠煙氣脫硝所用的催化劑進行脫硝， 脫硝效率低，很難滿足國家排放標準要求。
[0008] 2)焦爐煙囪必須始終處于熱備狀態(tài)。與電廠煙氣相比，焦爐煙道氣經(jīng)過脫硫脫硝 以后必須回到焦爐煙囪排放至大氣，使焦爐煙囪始終處于熱備狀態(tài)。經(jīng)過脫硫脫硝后的煙 道氣溫度必須高于煙氣露點溫度，且不得低于130°C，否則無法直接采用電廠常用的濕法脫 硫技術進彳T煙道氣脫硫。
[0009] 3)勵：(含量較高。目前運行的焦化廠焦爐煙道氣中勵：(含量為800-12001^/_ 3。
[0010] 4)順3逃逸率的控制是個難點。如果采用電廠常用的NH 3-SCR法對焦爐煙道氣進 行脫硝，由于低溫脫硝效率較低，所以經(jīng)過脫硝后的NH3逃逸量很難滿足國家排放標準要 求。
[0011] 5)獨立焦化廠采用焦爐煤氣加熱焦爐煙道廢氣含水約為20%。采用常規(guī)濕法脫硫 工藝產(chǎn)生大量廢水形成二次污染，采用常規(guī)石灰干法脫硫，形成大量的固體二次污染物。
[0012] 目前，電力、水泥、玻璃等行業(yè)對氮氧化合物的處理工藝已相當成熟，但是由于焦 化廠排放的焦爐煙道廢氣溫度相對較低，NOx^量相對較高而SO2含量相對較低，如果采用 傳統(tǒng)脫硝工藝，必然受煙道廢氣溫度低等因素的制約，無法滿足焦化行業(yè)NOx排放標準要 求。
[0013] 如201410088231. 2,名稱為"一種低溫焦爐煙道廢氣脫硫脫硝工藝"的發(fā)明專利， 公開了低溫焦爐煙道廢氣脫硫脫硝工藝，該工藝由引風單元、脫硫單元、氨制備單元、脫硝 除氨單元、壓縮空氣單元、顆粒物輸送單元組成，通過在煙道氣輸送管道中噴入流態(tài)化的 NaHCO3細粉，干法脫除煙氣中絕大部分的SO2，同時將脫硝催化劑結構層與除氨催化劑結構 層結合使用，高效脫除焦爐煙道氣中的NOx，脫硝催化劑采用濾袋狀結構，除氨催化劑采用 V字型結構。該專利先脫硫，脫硫產(chǎn)生的鈉堿粉末將隨焦爐煙道廢氣帶到低溫SCR裝置，鈉 堿對低溫SCR催化劑具有強烈的毒害作用，且使用焦化剩余氨水脫硝，由于焦化剩余氨水 濃度低，僅含有3g/L的氨，還有油、硫化氫、氰化氫等雜質，因此達不到脫硝使用氨的工藝 要求。
[0014] 201420259668. 3,名稱為"低溫焦爐廢氣脫硫脫硝系統(tǒng)"的實用新型專利，公開了 一種低溫焦爐廢氣脫硫脫硝系統(tǒng)，設置與焦爐煙道出口連通的加熱器，所述加熱器出口與 SCR反應器連通，并在所述加熱器與SCR反應器之間設置有噴氨格柵；所述SCR反應器出口 經(jīng)余熱回收鍋爐與脫硫塔連通，所述脫硫塔的出口煙氣經(jīng)引風機引入煙囪排放。該專利需 要經(jīng)過加熱、脫硝、余熱回收、脫硫等工序，脫硫采用常用的濕法脫硫工藝，系統(tǒng)流程復雜， 能耗高，濕法脫硫后形成大量廢水，產(chǎn)生二次污染。
[0015] 201410087513. 0,名稱為"一種低溫煙氣脫硫脫硝除氨一體化工藝"的發(fā)明專利， 公開了一種低溫煙氣脫硫脫硝除氨一體化工藝，適用于煙氣溫度大于180°C，SO2^量小于 150mg/Nm3的焦爐煙道廢氣脫硫脫硝，根據(jù)流態(tài)化原理在脫硝之前先干法脫硫，采用焦化廠 蒸氨工段產(chǎn)生的剩余氨水蒸發(fā)出來的氨氣作為還原劑，利用布袋-除氨催化劑復合結構作 為除塵及脫硝手段，高效脫硫脫硝的同時，可控制氨逃逸量低于國家排放標準值。該專利先 干法脫硫，再脫硝，通過濾袋截留顆粒物，煙氣中殘留的干法脫硫劑堿性物質進入脫硝段， 會造成脫硝催化劑中毒，同時存在脫硝溫度低，反應速度慢，催化劑用量多，投資高，氨逃逸 率高的問題。
[0016] 201410119747. 9,名稱為"一種焦爐煙道廢氣余熱利用與凈化的方法"的發(fā)明專 利，其具體操作步驟如下：1)煙道廢氣先經(jīng)過廢氣余熱回收單元，煙道廢氣的余熱被回收， 溫度降低到l〇〇°C ~150°C，隨后進入低溫SCR脫硫脫硝單元中，煙氣中的S02被焦炭吸附脫 除，經(jīng)過脫硫的煙氣與氨氣混合，以焦炭為SCR法的催化劑，發(fā)生脫硝還原反應，完成NOx的 脫除；2)低溫SCR脫硫脫硝單元中的焦炭供給來自于由提升機和水平刮板輸送機組成的焦 炭供給單元，脫硝還原反應后的焦炭排出至焦炭IC罐中，定時由外排車輛外送；3)低溫SCR 脫硫脫硝單元排出的煙氣經(jīng)煙氣終凈化單元除塵凈化后送至煙肉，實現(xiàn)煙道廢氣的達標排 放。該專利采用活性焦/活性炭脫硝效率低，體積龐大，活性焦/活性炭再生量大，產(chǎn)生的 高濃度SO2煙氣需要進一步處理，再生需要達到400°C，需要消耗大量的能量（電或煤氣、燃 油等)，能耗尚。
[0017] 201410785779. 2,名稱為"一種焦爐煙道廢氣脫硫脫硝工藝"的發(fā)明專利，公開了 一種焦爐煙道廢氣脫硫脫硝工藝，將焦爐加熱所使用的焦爐煤氣先采用脫硫塔與吸附塔串 聯(lián)的干法脫硫工藝脫除含硫化合物和雜質，得到凈化后的焦爐煤氣在焦爐內燃燒產(chǎn)生的焦 爐煙道廢氣在低溫SCR脫硝催化劑的作用下，通過SCR反應脫除煙道廢氣中的氮氧化物后 則經(jīng)過熱管余熱循環(huán)鍋爐回收熱量后排放。該專利在焦爐發(fā)生大量竄漏的情況下，排放的 焦爐煙道廢氣中的SO』#達不到《煉焦化學工業(yè)污染物排放標準》（GB16171-2012)規(guī)定的 排放限值要求。