焦化干熄焦煙氣CFB干法脫硫技術(shù)分析及應(yīng)用

大氣網(wǎng)訊:摘要：本文介紹了干熄焦煙氣采用CFB干法脫硫工藝，利用熟石灰作為脫硫劑，對干熄焦放散氣中的高濃度SO2進(jìn)行處理，尾氣排放的SO2濃度達(dá)到10mg/Nm3以下，粉塵排放濃度小于5mg/Nm3，完全滿足了超低排放標(biāo)準(zhǔn)，脫硫副產(chǎn)物作為水泥原料使用。CFB干法脫硫工藝具有流程簡單、無腐蝕、排煙無白煙的特點(diǎn)，在焦化干熄焦煙氣處理中具有較高的推廣價值。

1、干熄焦煙氣特點(diǎn)概述

山西星原鋼鐵集團(tuán)有限公司焦化廠（以下稱星原焦化廠）擁有一套年產(chǎn)60萬噸焦炭的焦?fàn)t，配套90t/h干熄焦裝置，干熄焦裝置排放的煙氣包括裝焦氣、出焦氣、放散三股尾氣，在2019年之前，三股干熄焦的尾氣混合后通過地面除塵站去除焦粉后通過鋼煙囪排放。北京晨晰環(huán)保工程有限公司（以下稱晨晰環(huán)保）經(jīng)過多次現(xiàn)場監(jiān)測和調(diào)研，對干熄焦煙氣的排放特性進(jìn)行了研究，掌握了干熄焦煙氣SO2來源和特點(diǎn)。干熄焦煙氣中SO2、煙塵等污染物的主要來源有三處：

(1)干熄爐爐頂部的裝入裝置裝焦作業(yè)時產(chǎn)生的SO2、煙塵（簡稱裝焦氣）。該部分煙氣溫度高，且煙氣量大，約占干熄焦?fàn)t總風(fēng)量的50%左右，煙氣量及污染物濃度均隨裝焦周期性變化，是周期陣發(fā)性污染源，在裝焦瞬間，裝焦氣的溫度會達(dá)到200℃以上，SO2濃度峰值約為200-500mg/Nm3，持續(xù)時間約1min，裝焦周期根據(jù)生產(chǎn)情況，約10-15min進(jìn)行一次裝焦操作。

(2)干熄爐預(yù)存段的放散煙氣、干熄爐爐頂放散煙氣、惰性氣體循環(huán)風(fēng)機(jī)放散煙氣（簡稱放散氣）。這兩部分的煙氣受整個干熄焦系統(tǒng)壓力、溫度、可燃?xì)怏w成分等因素有關(guān)，根據(jù)需要進(jìn)行進(jìn)行調(diào)整，放散煙氣。該部分煙氣溫度高，煙氣量經(jīng)常變化，不穩(wěn)定，含SO2濃度較高，含塵濃度較低，連續(xù)放散。干熄焦放散氣在干熄爐內(nèi)H2含量異常時，還會發(fā)生緊急放散，防止發(fā)生爆炸事故。

(3)干熄爐下部的連續(xù)排焦點(diǎn)污染源（振動給料器、旋轉(zhuǎn)密封閥入口及排焦皮帶機(jī)落料點(diǎn)等，簡稱出焦氣）。此處煙氣中SO2濃度很低，粉塵濃度高(最高可達(dá) 50g／m3)，溫度常溫，連續(xù)運(yùn)行。

2、工程簡介

2.1 主要煙氣參數(shù)和排放指標(biāo)

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)測的相關(guān)數(shù)據(jù)，干熄焦煙氣參數(shù)按照下表設(shè)計。

2.2 CFB干法脫硫原理

CFB干法脫硫工藝系統(tǒng)由脫硫劑加料系統(tǒng)、流化床反應(yīng)塔、脫硫劑循環(huán)系統(tǒng)、除塵器以及電氣控制系統(tǒng)等組成。煙氣由流化床下部布風(fēng)板進(jìn)入流化床反應(yīng)塔，與消石灰顆粒充分混合，HCl、HF、SO2、SO3和其他有害氣體與消石灰反應(yīng)，生成CaCl2·2H2O、CaF、2CaSO3·1/2H2O、CaSO4·2H2O 和CaCO3。反應(yīng)產(chǎn)物由煙氣從反應(yīng)塔上部帶出，經(jīng)布袋除塵器分離。分離出的固體絕大部分被送回流化床反應(yīng)器，以延長脫硫劑的作用時間，提高利用效率。將水霧化后噴入流化床反應(yīng)塔下部，使反應(yīng)溫度盡可能接近露點(diǎn)溫度，以提高脫硫效率。

循環(huán)流化床半干法工藝的原理是Ca(OH)2和煙氣中的 SO2和幾乎全部的 SO3、HCl、HF 等酸性氣體，在 Ca(OH)2粒子的液相表面發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)如下：

Ca(OH)2+2HCl→CaCl2+2H2O

Ca(OH)2+2HF→CaF2+2H2O

Ca(OH)2+SO2→CaSO3+H2O

Ca(OH)2+SO3→CaSO4+H2O

Ca(OH)2+SO2+1/2O2→CaSO4+H2O

在循環(huán)流化床半干法工藝的循環(huán)流化床內(nèi)，Ca(OH)2、煙氣及噴入的水分，在流化狀態(tài)下充分混合，并通過 Ca(OH)2粉末的多次再循環(huán)，使得床內(nèi)參加反應(yīng)的 Ca(OH)2量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于新投加的 Ca(OH)2量，即實(shí)際反應(yīng)的吸收劑與酸性氣體的摩爾比遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于表觀摩爾比，從而使 HCl、HF、SO2、SO3等酸性氣體能被充分地吸收，實(shí)現(xiàn)高效脫硫。

CFB干法工藝所產(chǎn)生的副產(chǎn)品呈干粉狀，其化學(xué)組成主要有飛灰、CaCl2、CaSO3、CaSO4、CaF2以及未反應(yīng)的脫硫劑。

2.3 工藝流程介紹

通過對干熄焦各部分氣體的實(shí)際監(jiān)測和分析，星原焦化廠最終確定了只處理放散氣的工藝路線，煙氣處理工藝的流程如下：

脫硫系統(tǒng)工藝由煙氣系統(tǒng)、吸收塔系統(tǒng)、除塵器系統(tǒng)、工藝水系統(tǒng)、吸收劑供應(yīng)系統(tǒng)、物料循環(huán)系統(tǒng)、脫硫灰輸送系統(tǒng)、灰?guī)煜到y(tǒng)等組成。

煙氣系統(tǒng)從干熄爐放散氣煙道上取氣，通過設(shè)置閥門截斷原有的排放路徑，降煙氣引入脫硫塔，然后進(jìn)入除塵器及增壓風(fēng)機(jī)，脫除SO2和粉塵后進(jìn)入原有的干熄焦地面除塵站煙囪排放。

脫硫吸收塔晨晰環(huán)保根據(jù)本項目脫硫效率要求高的特點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，可進(jìn)行二級脫硫，確保吸收塔出口SO2滿足10mg/Nm3的排放要求。

除塵器采用特殊設(shè)計的布袋除塵器，能夠適應(yīng)脫硫塔出口高達(dá)1kg/Nm3的粉塵濃度，確保出口粉塵濃度低于5mg/Nm3。

工藝水系統(tǒng)包括水箱和水泵，用于向脫硫塔內(nèi)提供工藝水，為脫硫反應(yīng)提供合適的條件。采用雙流體噴槍向脫硫塔內(nèi)噴水，調(diào)節(jié)方便可靠。

吸收劑采用消石灰，石灰罐車直接將消石灰打入消石灰倉，通過氣力輸送系統(tǒng)把消石灰送入脫硫塔內(nèi)。

物料循環(huán)系統(tǒng)包括斗流化風(fēng)機(jī)、流化風(fēng)加熱器、電動流量控制閥門及輸送斜槽等設(shè)備組成，通過把脫硫灰持續(xù)不斷地返回脫硫塔，保持塔內(nèi)形成穩(wěn)定的流化床層。

把部分脫硫灰從物料循環(huán)中分離出來，通過氣力輸送系統(tǒng)運(yùn)輸至灰?guī)熘?，定期用罐車外運(yùn)。

4、工程建設(shè)和運(yùn)行情況

星原化廠干熄焦煙氣CFB干法脫硫工程2019年2月份開工建設(shè)，2019年6月份完工投料調(diào)運(yùn)行，經(jīng)過一個月的調(diào)試運(yùn)行，目前工程運(yùn)行穩(wěn)定，脫硫除塵效果可靠，達(dá)到超低排放要求的設(shè)計指標(biāo)。

星原干熄焦煙氣干法脫硫工程全貌

DCS畫面

干熄焦脫硫后的煙囪

干熄焦脫硫入口、出口污染物濃度報表

5、結(jié)論

星原焦化廠干熄焦煙氣CFB干法脫硫工程的建設(shè)和運(yùn)行情況說明，CFB干法煙氣脫硫工藝具有流程簡單、脫硫效率高、煙氣排放無白煙、副產(chǎn)物容易處置等優(yōu)點(diǎn)，對干熄焦煙氣脫硫具有良好的適應(yīng)性。通過晨晰環(huán)保在星原焦化廠的工程實(shí)踐，為焦化行業(yè)干熄焦煙氣脫硫處理提供了一種切實(shí)可行的脫硫工藝路線，CFB干法脫硫工藝在焦化干熄焦煙氣處理方面具有較高的推廣價值。

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