SDS干法脫硫在焦?fàn)t煙氣處理中的應(yīng)用

隨著環(huán)保排放要求越來越嚴(yán)格，企業(yè)治理污染的力度也不斷加大，焦?fàn)t煙氣的治理也越來越受到重視。焦?fàn)t生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生含粉塵、SO2、NOx 等有害物質(zhì)的廢氣，對環(huán)境造成污染。為減少焦?fàn)t煙氣中SO2 和NOx 等有害物質(zhì)排放量，使其滿足環(huán)保要求，同時更好地改善大氣環(huán)境質(zhì)量，很多先進(jìn)的方法已被應(yīng)用于實際項目。 研究發(fā)現(xiàn)，SCR 脫硝技術(shù)在低溫環(huán)境中具有很好的抗硫性能，煙氣脫硝率達(dá)到85% 以上。金輝等[2] 將SCR 技術(shù)實際應(yīng)用于江蘇沂州煤焦化有限公司某項目，攻克了焦?fàn)t煙氣無法在低溫下處理的難題。王巖等[3] 認(rèn)為焦?fàn)t煙氣處理應(yīng)有效融合源頭控制、低氮燃燒、末端凈化三方面，并對其引起重視。

通過脫硫脫硝除塵工藝凈化后，焦?fàn)t煙氣排放濃度達(dá)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(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中的特別排放限值要求，并能夠達(dá)到超低排放標(biāo)準(zhǔn)要求。

1、焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝工藝

1.1 工藝流程

焦?fàn)t煙氣分別由地下機側(cè)和焦側(cè)煙道引出，經(jīng)旁路煙氣管道閥門和新增入口管道閥門切換并匯合后進(jìn)入煙氣總管。同時高效的脫硫劑(顆粒粒徑為20~25 μm)通過SDS 干法脫酸噴射及均布裝置噴入總煙道并在煙道內(nèi)被加熱激活，其比表面積迅速增大，與焦?fàn)t煙氣充分接觸后發(fā)生物理、化學(xué)反應(yīng)，煙氣中的SO2 等酸性物質(zhì)被吸收凈化，經(jīng)吸收并干燥的含粉料煙氣進(jìn)入布袋除塵器進(jìn)行進(jìn)一步脫硫反應(yīng)及煙塵凈化。脫硫除塵后的煙氣在SCR 脫硝反應(yīng)器內(nèi)進(jìn)行脫硝凈化，煙氣中的NOx 與噴氨格柵噴出的NH3在靜態(tài)混合器內(nèi)充分混合，并在SCR 反應(yīng)器內(nèi)在中低溫催化劑的作用下與NH3 發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成N2和H2O，從而達(dá)到去除煙氣中NOx 的目的，凈煙氣由增壓風(fēng)機抽引，經(jīng)出口煙道至原焦?fàn)t煙囪排入大氣?；卦?fàn)t煙囪的煙氣溫度滿足焦?fàn)t熱備溫度要求，可保證事故狀態(tài)下焦?fàn)t煙囪熱拔力依然保持正常。

1.2 副產(chǎn)物綜合利用

 SDS 干法脫硫的脫硫劑選用高效復(fù)合脫硫劑。由于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(chǎn)物很少。副產(chǎn)物中Na2SO4 所占比例很高，便于綜合利用。副產(chǎn)物為干態(tài)粉狀料，其中，Na2SO4 質(zhì)量約占總質(zhì)量的80%~90%，Na2CO3 質(zhì)量約占總質(zhì)量的10%~20%。焦?fàn)t脫硫副產(chǎn)物可作為礦山尾礦固化劑的生產(chǎn)原料以外，也可應(yīng)用在以下領(lǐng)域：摻入水泥中，使水化產(chǎn)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(yè)用以代替純堿;在造紙工業(yè)中用于制造硫酸鹽紙漿時的蒸煮劑;在化學(xué)工業(yè)中用作制造硫化鈉、硅酸鈉和其他化工產(chǎn)品的原料;在紡織工業(yè)中用于調(diào)配維尼綸紡絲凝固劑;還可用于有色冶金、皮革等方面。該脫硝系統(tǒng)更新后的廢催化劑，由催化劑廠家回收。

2、工藝技術(shù)

常用的焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝方法主要有SDS 干法脫硫+ 中低溫SCR 脫硝，SDA(Na) 半干法脫硫+ 中低溫SCR 脫硝，SDA(Ca) 半干法脫硫+GGH- 中低溫SCR 脫硝以及活性炭干法脫硫脫硝工藝等。

2.1 SDS干法脫硫工藝

高效脫硫劑(粒徑為20~25 μm)通過SDS 干法脫酸噴射及均布裝置被噴入煙道并在煙道內(nèi)被加熱激活，其比表面積迅速增大發(fā)背景是垃圾焚燒行業(yè)開發(fā)的HCl脫除干法系統(tǒng)，其副產(chǎn)物的主要成分為NaCl，可被回收作為原料再用于生產(chǎn)純堿。之后SDS 干法脫酸技術(shù)在歐洲得到迅速發(fā)展，其配套的噴射系并與煙氣充分接觸后發(fā)生物理、化學(xué)反應(yīng)，煙氣中的SO2 等酸性物質(zhì)被吸收凈化。該技術(shù)的開統(tǒng)、研磨系統(tǒng)相繼被開發(fā)。目前在歐洲市場該工藝主要用于垃圾焚燒爐尾氣脫酸，但該技術(shù)在其他行業(yè)包括焦化、玻璃制造、燃煤電廠、危險廢物焚燒爐、柴油發(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電、水泥等都取得了很好的應(yīng)用效果。

SDS 干法脫硫+ 中低溫SCR 脫硝工藝的優(yōu)點是脫硫、脫硝效率高，無溫降，無水操作，投資省，占地面積小，副產(chǎn)物少，低電耗，無腐蝕，設(shè)備簡單，易操作維護(hù)，脫硫副產(chǎn)物產(chǎn)生量小，硫酸鈉含量高等;缺點是會產(chǎn)生少量的脫硫副產(chǎn)物，需要對其進(jìn)行綜合利用。

2.2 SDA半干法脫硫工藝(包括Na法和Ca法)

旋轉(zhuǎn)噴霧干燥(SDA)脫硫技術(shù)于二十世紀(jì)七十年代早期由丹麥Niro 公司研制開發(fā)。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，通過霧化器高速旋轉(zhuǎn)將溶液霧化成30~80μm 的霧滴噴入吸收塔內(nèi)，塔內(nèi)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(dá)到脫除SO2 及其他酸性介質(zhì)的目的。同時，焦?fàn)t煙氣熱量瞬間干燥噴入塔內(nèi)的液滴，使其成為粉狀干固體，由袋式除塵器捕集。

脫硫工藝流程簡單，吸收塔為空塔結(jié)構(gòu)。SDA(Na) 半干法脫硫+ 中低溫SCR 脫硝的優(yōu)點是脫硫效率高、無廢水產(chǎn)生、低水耗、低電耗、無腐蝕;缺點是脫硫劑易結(jié)晶、維護(hù)困難、副產(chǎn)物難回收利用。SDA(Ca) 半干法脫硫+GGH- 中低溫SCR 脫硝工藝的優(yōu)點是脫硫效率中、無廢水產(chǎn)生、低水耗、低電耗、無腐蝕;缺點是占地面積大、煙氣溫度先降低后升高，能耗高、副產(chǎn)物難以利用。

2.3 活性炭干法脫硫脫硝工藝

以物理- 化學(xué)吸附原理為基礎(chǔ)，活性炭吸附煙氣中的SO2、H2O 和O2 后催化反應(yīng)生成硫酸，然后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(fā)生還原反應(yīng)，生成N2 和H2O?；钚蕴客ㄟ^再生系統(tǒng)釋放活性吸附位繼續(xù)吸附SO2，再生系統(tǒng)排放的含SO2 煙氣進(jìn)入副產(chǎn)物回收系統(tǒng)，SO2 可被加工成多種硫化工產(chǎn)品。

活性炭在再生過程中會產(chǎn)生磨損及化學(xué)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(jìn)行再利用。

活性炭干法脫硫脫硝工藝即采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(xiàn)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(chǎn)物中包含硫酸的同時產(chǎn)生污染廢水，一次性投資大，運行成本高。

綜上所述，無論從工藝技術(shù)的先進(jìn)性(脫硫、脫硝效率)，還是從工藝技術(shù)的實用性，占地面積，投資成本，廢水，副產(chǎn)物利用等方面進(jìn)行綜合分析比較，SDS 干法脫硫及中低溫SCR 脫硝工藝是最適合焦?fàn)t煙氣凈化的工藝技術(shù)，其配置合理，控制水平達(dá)到國際先進(jìn)水平，可確保脫硫脫硝系統(tǒng)長期、安全、穩(wěn)定、連續(xù)地運行。

3、工藝原理

3.1 SDS工藝原理

SDS 干法脫酸噴射技術(shù)是將高效脫硫劑(粒徑為20~25 μm)均勻噴射在管道內(nèi)，脫硫劑在管道內(nèi)被加熱激活，比表面積迅速增大，與酸性煙氣充分接觸，發(fā)生物理、化學(xué)反應(yīng)，煙氣中的SO2 等酸性物質(zhì)被吸收凈化。

其主要化學(xué)反應(yīng)為：

2NaHCO3 +SO2+1/2O2 → Na2SO4 +2CO2+H2O

2NaHCO3 +SO3 → Na2SO4 +2CO2+H2O

其與其他酸性物質(zhì)(如SO3 等)的主要反應(yīng)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(shù)特點

SDS 脫硫工藝具有良好的調(diào)節(jié)特，脫硫裝置運行及停運不影響焦?fàn)t的連續(xù)運行狀態(tài)，脫硫系統(tǒng)的負(fù)荷范圍與焦?fàn)t負(fù)荷范圍相協(xié)調(diào)，保證脫硫系統(tǒng)可靠穩(wěn)定地連續(xù)運行。該工藝技術(shù)特點如下：

(1)系統(tǒng)簡單，操作維護(hù)方便 ;

(2)一次性投資少，占地面積小;

(3)運行成本低;

(4)全干系統(tǒng)，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(jù)排放指標(biāo)要求調(diào)整;

(8)對酸性物質(zhì)具有較好的脫除效果;

(9)對焦?fàn)t工況適應(yīng)性強;

(10)副產(chǎn)物量少，硫酸鈉純度高，便于回收利用;

(11)系統(tǒng)設(shè)置事故通道快速切換裝置，一旦出現(xiàn)故障也不影響焦?fàn)t的正常生產(chǎn)。

5、脫硫脫硝工藝系統(tǒng)組成

焦?fàn)t煙氣脫硫、脫硝系統(tǒng)由以下幾個部分組成：

(1)SDS 脫硫劑投加及均布裝置( 關(guān)鍵設(shè)備考慮備用) ;

(2)除塵設(shè)備及附屬設(shè)備;

(3)脫硝反應(yīng)器系統(tǒng)及附屬設(shè)備;

(4)脫硫脫硝系統(tǒng)公輔設(shè)備，包括氮氣供應(yīng)系統(tǒng)、循環(huán)水供應(yīng)等;

(5)儀表、通信、供配電、在線監(jiān)測、消防與控制系統(tǒng)等。

隨著環(huán)保法規(guī)越來越嚴(yán)格的要求，帕爾曼結(jié)合歐美先進(jìn)工藝開發(fā)的小蘇打干法脫酸原理的工藝得到越來越多的應(yīng)用。采用碳酸氫鈉為吸附劑的干法吸附去除煙氣中所含的各種污染物。其凈化效果可與已知的其它方式相比，如采用石灰乳為吸附劑的噴霧吸附法。干法煙氣凈化不僅可用于煤電廠、危廢處理，市政垃圾或替代燃料焚燒廠，還可廣泛地用于玻璃、水泥、冶金等行業(yè)的工業(yè)爐。采用干法煙氣凈化可以經(jīng)濟去除含有酸性物質(zhì)的氣體，如SO2，HCI等，達(dá)到國標(biāo)煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)。近年來我公司生產(chǎn)研發(fā)的小蘇打干法脫硫脫酸研磨機服務(wù)于全國多家環(huán)保公司，成功的為全國多家鋼鐵集團業(yè)主完成煙氣脫硫改造工程，從而起到脫硫脫酸、煙氣凈化的作用，今天我司聯(lián)合湖北某環(huán)?？萍脊煞萦邢薰緸樘旖蚰陈?lián)合特鋼有限公司熱風(fēng)爐煙氣脫硫改造工程的研磨制粉系統(tǒng)，設(shè)備已制作完畢，為實現(xiàn)更美麗的藍(lán)天白云貢獻(xiàn)一份力量 。