近年来,随着氮氧化物、硫化物排放污染的日趋严重,国家环保部门对工业烟气排放的环保要求越来越高。国家《炼焦化学工业污染物排放标准》规定:普通地区现有企业和新建企业执行焦炉烟道气中的NOx ≤ 500mg/m3、SO2 ≤ 50mg/m3。
脱硫设备
1、目前国内常见的焦炉烟气脱硫技术
目前,烟气脱硫(FGD)是国内工业行业大规模应用且效果较好的脱硫方法,其脱硫原理为:通过碱性吸收剂捕集烟气中含有的SO2 气体,吸收后反应转化为较稳定的硫化合物或单质硫,通过机械分离的方式从烟气系统中脱除,从而达到脱硫的目的。按照硫化物吸收剂及副产品的形态,脱硫技术可分为 湿法脱硫、干法脱硫和吸附催化氧化三大类。
1.1 湿法脱硫(WFGD)技术
采用液体吸收剂洗涤烟气脱除SO2 的方法,称为湿法脱硫。根据吸收剂的不同,常见的湿法脱硫技术分为氨法、石灰/ 石灰石-石膏法、氧化镁法、柠檬酸钠法、海水脱硫法、磷铵肥法、双碱法等。湿法脱硫具有设备简单、易操作、脱硫效率高等优点,但其脱硫过程的反应温度低于露点,后续管道和设备腐蚀问题严重。
1.1.1 湿式氨法脱硫技术
该技术是利用二氧化硫SO2 与氨NH3 在常温下反应,生成亚硫酸铵(NH4)2SO3,然后氧化生成硫酸铵(NH4)2SO4的原理,对烟气中的二氧化硫进行治理。
湿式氨法脱硫具有如下优特点:
(1)脱硫效率高,可以满足超低排放要求;
(2)脱硫副产物硫酸铵(NH4)2SO4 如果达到纯度可作为氮肥销售,无废水、废渣的排放;
(3)脱硫效率随着烟气含硫量增加而增加,即特别适用于高浓度SO2烟气处理;
(4)脱硫效率高,反应速度快,运行阻力??;
(5)反应机理简单,技术成熟,可靠性高,对燃料变化的适应性强;
(6)脱硫吸收剂氨水,资源丰富,易于采购,储运安全、方便。
(1)脱硫效率高,可以满足超低排放要求;
(2)脱硫副产物硫酸铵(NH4)2SO4 如果达到纯度可作为氮肥销售,无废水、废渣的排放;
(3)脱硫效率随着烟气含硫量增加而增加,即特别适用于高浓度SO2烟气处理;
(4)脱硫效率高,反应速度快,运行阻力??;
(5)反应机理简单,技术成熟,可靠性高,对燃料变化的适应性强;
(6)脱硫吸收剂氨水,资源丰富,易于采购,储运安全、方便。
1.1.2 石灰石—石膏法脱硫
石灰石—石膏法脱硫采用石灰石或石灰作为吸收浆液脱除烟气中SO2 的技术。具体过程如下:石灰石磨细成粉末状后,与水混合制成的吸收浆;烟气中的SO2 在吸收塔内与浆液中的CaCO3 以及送入的空气进行氧化反应生成CaSO4·2H2O,从而被脱除出烟气系统。石灰石—石膏法是目前国内和国外应用最广泛的一种烟气脱硫技术。
本方法优点:(1)这种脱硫方法源自于电厂脱硫,技术成熟;(2)原材料石灰石和石灰来源广泛,价格便宜;(3)副产品石膏纯度高质量好,可以作为水泥缓凝剂或加工成建材产品,有一定的经济效益。
1.1.3 氧化镁法
氧化镁法与石灰法类似,属于中强碱,但不易电离,不易溶于水。液气比高,运行费用高。管道及泵的磨损较为严重。易造成喷头及管道的结垢。富盐难于提取,易于生成大量废液。
1.2 干法烟气脱硫技术(DFGD 技术)
普通的干法烟气脱硫技术,主要包括循环流化床反应器、固定床、电子射线辐射法等。干法烟气脱硫的特点是脱硫剂以干态脱硫剂喷入或者反应吸收,产生的副产品也为干态,基本无温降。
本方法具有一次投资省、无需污水和废酸、设备腐蚀小的优点,同时烟气在净化过程中无明显温降,净化后烟温高、利于烟囱排气扩散,且有利于脱除焦炉烟气中其他杂质等。
不过干法脱硫是固相脱硫剂与气相SO2 接触,脱硫效率相对湿法偏低,反应速度偏慢。
1.3 半干法烟气脱硫技术(SDFGD 技术)
干法/ 半干法脱硫一般采用NaOH、Na2CO3 作为脱硫剂处理含SO2 的尾气.。常见的半干法烟气脱硫技术主要包括循环悬浮式半干法、喷雾干燥法等。本方法优点是无污水和废酸排出、设备腐蚀小,烟气净化后烟温高、利于烟囱排气扩散;采用钠基作为碱源相对反应活性较高;有利于脱除焦炉烟气中其他杂质。缺点是脱硫产物为Na2SO3、Na2SO4 和其他杂质的混合物固废物;脱硫效率相对湿法较低,反应速度较慢,且在脱硫装置后需增加除尘装置。
1.4 新型催化法脱硫
新型催化法烟气脱硫技术通过在载体上负载活性催化成分制备成催化剂,采用新型低温催化剂,在80℃ ~200℃的烟气排放温度条件下,将烟气中的SO2、H2O、O2 选择性吸附在催化剂的微孔中,通过活性组分催化作用反应生成H2SO4,实现二氧化硫脱除同时回收硫资源,无二次污染。催化剂在脱硫过程中不消耗,不需持续添加脱硫剂。
2、目前焦化行业常见的几种脱硫脱硝一体化技术
国内已有的焦炉烟气脱硫脱硝一体化技术主要有以下几种。
升温+SCR 脱硝+(余热回收+)湿法脱硫+ 湿式电除尘+ 加热空气热备
SCR 脱硝+ 半干法脱硫+ 布袋除尘(+ 升温热备)
半干法脱硫+ 布袋除尘+ 升温+ 低温SCR 脱硝
湿法脱硫脱硝一体化技术
干法脱硫脱硝一体化技术
以活性炭(焦)技术为代表的干法脱硫脱硝一体化技术应该是对烟气中的热能利用最多的技术,因此综合运行成本可能是最低的。
此类技术既不会浪费烟气中的热能,也不会出现颗粒物增加的风险,还能满足烟囱热备的要求。但活性焦技术一次性投资较高,脱硫时再生所需能耗也较高,脱硝的效率有限,有些要求高的项目不一定能达标。另外脱硫产生的高浓度SO2 气体也需要有合适的渠道处理。