近年來,隨著氮氧化物、硫化物排放污染的日趨嚴重,國家環保部門對工業煙氣排放的環保要求越來越高。國家《煉焦化學工業污染物排放標準》規定:普通地區現有企業和新建企業執行焦爐煙道氣中的NOx ≤ 500mg/m3、SO2 ≤ 50mg/m3。
脫硫設備
1、目前國內常見的焦爐煙氣脫硫技術
目前,煙氣脫硫(FGD)是國內工業行業大規模應用且效果較好的脫硫方法,其脫硫原理為:通過堿性吸收劑捕集煙氣中含有的SO2 氣體,吸收后反應轉化為較穩定的硫化合物或單質硫,通過機械分離的方式從煙氣系統中脫除,從而達到脫硫的目的。按照硫化物吸收劑及副產品的形態,脫硫技術可分為 濕法脫硫、干法脫硫和吸附催化氧化三大類。
1.1 濕法脫硫(WFGD)技術
采用液體吸收劑洗滌煙氣脫除SO2 的方法,稱為濕法脫硫。根據吸收劑的不同,常見的濕法脫硫技術分為氨法、石灰/ 石灰石-石膏法、氧化鎂法、檸檬酸鈉法、海水脫硫法、磷銨肥法、雙堿法等。濕法脫硫具有設備簡單、易操作、脫硫效率高等優點,但其脫硫過程的反應溫度低于露點,后續管道和設備腐蝕問題嚴重。
1.1.1 濕式氨法脫硫技術
該技術是利用二氧化硫SO2 與氨NH3 在常溫下反應,生成亞硫酸銨(NH4)2SO3,然后氧化生成硫酸銨(NH4)2SO4的原理,對煙氣中的二氧化硫進行治理。
濕式氨法脫硫具有如下優特點:
(1)脫硫效率高,可以滿足超低排放要求;
(2)脫硫副產物硫酸銨(NH4)2SO4 如果達到純度可作為氮肥銷售,無廢水、廢渣的排放;
(3)脫硫效率隨著煙氣含硫量增加而增加,即特別適用于高濃度SO2煙氣處理;
(4)脫硫效率高,反應速度快,運行阻力??;
(5)反應機理簡單,技術成熟,可靠性高,對燃料變化的適應性強;
(6)脫硫吸收劑氨水,資源豐富,易于采購,儲運安全、方便。
(1)脫硫效率高,可以滿足超低排放要求;
(2)脫硫副產物硫酸銨(NH4)2SO4 如果達到純度可作為氮肥銷售,無廢水、廢渣的排放;
(3)脫硫效率隨著煙氣含硫量增加而增加,即特別適用于高濃度SO2煙氣處理;
(4)脫硫效率高,反應速度快,運行阻力??;
(5)反應機理簡單,技術成熟,可靠性高,對燃料變化的適應性強;
(6)脫硫吸收劑氨水,資源豐富,易于采購,儲運安全、方便。
1.1.2 石灰石—石膏法脫硫
石灰石—石膏法脫硫采用石灰石或石灰作為吸收漿液脫除煙氣中SO2 的技術。具體過程如下:石灰石磨細成粉末狀后,與水混合制成的吸收漿;煙氣中的SO2 在吸收塔內與漿液中的CaCO3 以及送入的空氣進行氧化反應生成CaSO4·2H2O,從而被脫除出煙氣系統。石灰石—石膏法是目前國內和國外應用最廣泛的一種煙氣脫硫技術。
本方法優點:(1)這種脫硫方法源自于電廠脫硫,技術成熟;(2)原材料石灰石和石灰來源廣泛,價格便宜;(3)副產品石膏純度高質量好,可以作為水泥緩凝劑或加工成建材產品,有一定的經濟效益。
1.1.3 氧化鎂法
氧化鎂法與石灰法類似,屬于中強堿,但不易電離,不易溶于水。液氣比高,運行費用高。管道及泵的磨損較為嚴重。易造成噴頭及管道的結垢。富鹽難于提取,易于生成大量廢液。
1.2 干法煙氣脫硫技術(DFGD 技術)
普通的干法煙氣脫硫技術,主要包括循環流化床反應器、固定床、電子射線輻射法等。干法煙氣脫硫的特點是脫硫劑以干態脫硫劑噴入或者反應吸收,產生的副產品也為干態,基本無溫降。
本方法具有一次投資省、無需污水和廢酸、設備腐蝕小的優點,同時煙氣在凈化過程中無明顯溫降,凈化后煙溫高、利于煙囪排氣擴散,且有利于脫除焦爐煙氣中其他雜質等。
不過干法脫硫是固相脫硫劑與氣相SO2 接觸,脫硫效率相對濕法偏低,反應速度偏慢。
1.3 半干法煙氣脫硫技術(SDFGD 技術)
干法/ 半干法脫硫一般采用NaOH、Na2CO3 作為脫硫劑處理含SO2 的尾氣.。常見的半干法煙氣脫硫技術主要包括循環懸浮式半干法、噴霧干燥法等。本方法優點是無污水和廢酸排出、設備腐蝕小,煙氣凈化后煙溫高、利于煙囪排氣擴散;采用鈉基作為堿源相對反應活性較高;有利于脫除焦爐煙氣中其他雜質。缺點是脫硫產物為Na2SO3、Na2SO4 和其他雜質的混合物固廢物;脫硫效率相對濕法較低,反應速度較慢,且在脫硫裝置后需增加除塵裝置。
1.4 新型催化法脫硫
新型催化法煙氣脫硫技術通過在載體上負載活性催化成分制備成催化劑,采用新型低溫催化劑,在80℃ ~200℃的煙氣排放溫度條件下,將煙氣中的SO2、H2O、O2 選擇性吸附在催化劑的微孔中,通過活性組分催化作用反應生成H2SO4,實現二氧化硫脫除同時回收硫資源,無二次污染。催化劑在脫硫過程中不消耗,不需持續添加脫硫劑。
2、目前焦化行業常見的幾種脫硫脫硝一體化技術
國內已有的焦爐煙氣脫硫脫硝一體化技術主要有以下幾種。
升溫+SCR 脫硝+(余熱回收+)濕法脫硫+ 濕式電除塵+ 加熱空氣熱備
SCR 脫硝+ 半干法脫硫+ 布袋除塵(+ 升溫熱備)
半干法脫硫+ 布袋除塵+ 升溫+ 低溫SCR 脫硝
濕法脫硫脫硝一體化技術
干法脫硫脫硝一體化技術
以活性炭(焦)技術為代表的干法脫硫脫硝一體化技術應該是對煙氣中的熱能利用最多的技術,因此綜合運行成本可能是最低的。
此類技術既不會浪費煙氣中的熱能,也不會出現顆粒物增加的風險,還能滿足煙囪熱備的要求。但活性焦技術一次性投資較高,脫硫時再生所需能耗也較高,脫硝的效率有限,有些要求高的項目不一定能達標。另外脫硫產生的高濃度SO2 氣體也需要有合適的渠道處理。