焦爐煙氣脫硫脫硝工藝路線選擇
鋼鐵工業是我國工業領域主要排污大戶之一，焦化作爲鋼鐵生産(chǎn)過程中污染最嚴重的工藝環節之一，焦爐煙氣的治理已經成爲鋼鐵企業環保達标的重中之重。最新修訂的GB 16171《煉焦化學工業污染物排放标準》中限定焦爐煙囪出口處(chù)二氧化硫濃度應＜30mg/m3，氮氧化物濃(nóng)度＜150 mg/m3。然而，對於(yú)國内焦爐煙氣排放控制，如僅僅通過源頭減排和過程控制兩方面著(zhe)手，仍不能滿足國家特别排放限值的要求，必須額外加裝末端治理設施。
1、脫硫脫硝工藝的選擇
目前國内外主流的焦爐煙氣的脫硫脫硝方案主要分爲三種，即SDA脫硫+除塵+SCR 脫硝+煙氣回原煙囪，SCR脫硝+SDA脫硫+除塵+煙氣回原煙囪，SCR脫硝+氨法脫硫+煙氣回原煙囪等。三種主流脫硫脫硝方案的優缺點見表。考慮到焦爐的安全穩定生産(chǎn)、脫硫脫硝工藝的穩定性，以及某鋼廠的建設實際情況，最終採(cǎi)用工藝路線爲SDA脫硫+除塵+ SCR脫硝+煙氣回原煙囪。
2、鈉(nà)基 SDA 脫硫及低溫 SCR工藝介紹(shào)
2. 1 工藝原理
旋轉噴霧半幹法( SDA)脫硫是利用機械或氣流的力量将脫硫劑分散成～50 μm的霧狀液滴，霧狀液滴與煙氣間的接觸(chù)表面積較大，在氣液兩相間發生快速的傳熱傳質和化學反應，從而實現脫硫的方法。爲減小煙氣脫硫過程的溫降，本項目中採(cǎi)用Na2CO3溶液作爲脫硫劑(jì)，而不是傳(chuán)統的Ca(OH)2溶液。焦爐煙氣經(jīng)脫硫塔上部的分配器進(jìn)入脫硫塔體，煙氣中的SO2與塔頂(dǐng)中心的旋轉霧化器噴出的Na2CO3溶液發(fā)生反應如下
Na2CO3 + SO2 → Na2SO3 + CO2 ( 1)
Na2SO3 + H2O + SO2→2NaHSO3 ( 2)
同時煙氣中含有的SO3等酸性氣體也會(huì)同時被吸收劑吸收，發(fā)生如下反應:
Na2SO3 + SO3→ Na2SO4 + SO2 ( 3)
因此，脫硫塔的固體産(chǎn)物主要包括亞硫酸鈉或亞硫酸氫鈉中間(jiān)品及少量硫酸鈉等。
脫硫除塵(chén)後(hòu)的煙氣随後(hòu)進入選擇性催化還原 ( SCR) 脫硝系統。煙氣中的 NOx與噴入的作爲還原劑的氨在催化劑(低溫型，成分以TiO2 /V2O5爲主，WO3和MoO3爲輔(fǔ))的作用下，發(fā)生反應如下:
4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O ( 4)
4NO2 + 2NH3 + O2 → 3N2 + 6H2O ( 5)
因脫硝過程的煙氣已經過脫硫除塵(chén)處(chù)理，如下的副反應發生程度很小:
2SO2 + O2 → 2SO3 ( 6)
NH3 + SO3 + H2O → NH4HSO4 ( 7)
脫硝後的淨煙氣再通過煙氣換熱器( GGH)換熱，最終回到焦爐煙囪(cōng)達(dá)标排放。
2. 2 系統工藝流程
某焦爐的脫硫脫硝系統工藝流程如圖1 所示，主要可分爲脫硫除塵(chén)系統、脫硝系統、公輔(fǔ)設施系統三大部分。
2. 2. 1 脫硫除塵(chén)系統(tǒng)
脫硫系統採(cǎi)用的旋轉噴霧幹燥脫硫技術從丹麥GEA引進，包括脫硫塔及布袋除塵器主體，脫硫劑漿液制備(bèi)及輸送子系統，循環灰制漿子系統，脫硫灰輸送外排子系統等。
脫硫劑漿液制備(bèi)及輸送子系統中，蘇打原料稱(chēng)重後在溶解罐中定量加水配制成15%～25%濃度的Na2CO3溶液作爲脫硫劑，經供液罐後定量泵入置於(yú)脫硫塔頂(dǐng)部的漿液頂(dǐng)罐，頂(dǐng)罐内Na2CO3溶液自流入脫硫塔頂(dǐng)部霧化器，霧化噴入脫硫塔與煙氣中的SOx發(fā)生反應。
脫硫過程的部分固體産(chǎn)物從脫硫塔底部卸出進入脫硫灰倉(cāng)，部分細顆粒物随煙氣攜帶進入布袋除塵器中濾袋過濾，此部分經壓縮空氣反吹後也收集至脫硫灰倉(cāng)。如脫硫灰中 Na2CO3未反應完全的程度較大，可通過循環灰制漿系統循環利用，以提高脫硫劑的利用率。脫硫灰倉(cāng)中收集的脫硫灰經稱量螺旋輸送機送入脫硫灰解罐和脫硫灰漿罐制漿後，由循環灰漿液泵定量送入置於(yú)脫硫塔頂部的漿液頂罐與Na2CO3溶液混合，頂罐内混合漿液根據煙氣溫度和SOx濃度自動調(diào)節送入脫硫塔霧化器的漿液量。如脫硫灰反應較完全，可通過輸送外運子系統另行收集外運或綜合利用處(chù)理。
2. 2. 2 脫硝系統
脫硝系統主要由煙氣換熱器、熱風爐加熱混合子系統、氨劑制備(bèi)及噴射子系統、SCR 反應器等組成。爲確(què)保煙氣溫度能達到SCR反應的溫度窗口，且獲得适當高的煙溫以提高脫硝效率，脫硫除塵後的150～160 ℃煙氣先進入煙氣換熱器( GGH)升溫至220～230 ℃，在煙道噴氨前配有額外的熱風爐加熱混合子系統，混合适量熱風可将煙氣進一步升溫至 240～250 ℃。熱風爐燃料爲鋼鐵企業自有的焦爐煤氣和高爐煤氣等低熱值氣體燃料。
氨劑制備及噴射子系統、SCR反應器聯立的煙道中採用瞭(le)優化設計的導流闆均布技術，可確(què)保氨與煙氣充分混合均勻。核心SCR催化劑爲低溫型催化劑，适宜的脫硝溫度窗口爲200～300 ℃。脫硝反應器配有聲波吹灰器，定期吹掃催化劑，保證脫硝效率延長催化劑使用壽命。煙氣經過多層催化劑淨化後再次經過煙氣換熱器( GGH) ，從~230 ℃ 降低至 160 ℃，最終經引風機送至焦爐煙囪底部。
2. 2. 3 公輔(fǔ)設(shè)施系統
本項目的公輔設施包括:給排水系統、壓縮空氣、 供電(diàn)系統、儀表及自動(dòng)化控制系統等。
1) 給排水系統。主要用於(yú)脫硫制漿用水、脫硝 氨劑配制用水、沖洗水、冷卻水等。 2) 壓縮空氣。壓縮空氣主要用於(yú)氣動閥門用 氣、布袋除塵器清灰、氨劑噴射用等。 3) 供配電系統。其中風機電機、霧化器電機等 需採(cǎi)用高壓供電，此外的大多設備爲380，220 V 的低 壓供電即可。
4) 儀表及自動化控制系統。採(cǎi)用PLC 控制系統 實現焦爐煙氣脫硫脫硝過程的監測(cè)和控制調節。
3、總結
某焦爐煙氣採(cǎi)用的鈉基SDA脫硫及低溫SCR脫硝工藝及裝置能有效保證SO2、NOx、顆粒物等污染物排放達(dá)到國家排放标準。整個脫硫脫硝系統适應能力強,自動化程度高，能在較大負荷差異、煙氣濃度波動大的情境下穩定運行。
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