摘要：介紹了低溫(170～185℃) SCR脫硝工藝在焦?fàn)t煙道氣脫硫脫硝裝置應(yīng)用的工程案例。該工藝一次投資省,運(yùn)行費(fèi)用低,且應(yīng)用后設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定,煙氣脫硝效率高,凈化后的氮氧化物污染物含量長期保持在150mg/m3以下。
近年隨著國家《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的實(shí)施，國內(nèi)焦化行業(yè)陸續(xù)建設(shè)了焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝裝置。脫硝工藝主要采用中低溫SCR工藝，反應(yīng)溫度在200～250℃，需要對煙氣進(jìn)行小幅升溫，存在能源成本高的問題，寧鋼焦化廠結(jié)合本單位實(shí)際情況采用低溫SCR脫硝工藝，避免了煙氣再升溫，節(jié)約了運(yùn)行成本。
1 焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝裝置概述
寧鋼焦化廠根據(jù)本廠焦?fàn)t煙氣的實(shí)際情況選擇了“半干法脫硫( 鈉基) + 除塵+ 低溫SCR 脫硝”工藝。2座焦?fàn)t共用1套焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝裝置，分別從各自的總煙道將原煙氣引出匯總進(jìn)入脫硫脫硝裝置，處理后分別返回各自原煙囪，工藝流程圖見圖1。
本裝置處理煙氣能力為30萬m3 /h，原煙氣溫度為190～210 ℃，脫硝塔入口煙氣溫度為170～190 ℃，處理前二氧化硫濃度< 300mg /m3、氮氧化物濃度<1000mg /m3。處理后煙囪排放口的煙氣顆粒物設(shè)計(jì)值< 15 mg/m3，二氧化硫設(shè)計(jì)值<30 mg /m3，氮氧化物設(shè)計(jì)值< 150mg/m3。經(jīng)過實(shí)際運(yùn)行證明，均達(dá)到了設(shè)計(jì)指標(biāo)，滿足《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中特別限值排放要求，同時(shí)裝置運(yùn)行穩(wěn)定，脫除效率高，實(shí)現(xiàn)了預(yù)期目標(biāo)。
2 低溫SCR脫硝工藝
2. 1 SCR脫硝處理原理
SCR脫硝是在催化劑的作用下，還原劑( 氨氣)與煙氣中的氮氧化物反應(yīng)生成無害的氮?dú)夂退?，從而去除煙氣中的NOx。選擇性是指還原劑NH3和煙氣中的NOx發(fā)生還原反應(yīng)，其主要反應(yīng)式如下。
4NO + 4NH3 + O2→4N2 + 6H2O( 主要反應(yīng))
2NO2 + 4NH3 + O2→3N2 + 6H2O
2. 2 催化劑的分類和應(yīng)用
催化劑是SCR脫硝工藝的核心，催化劑的反應(yīng)溫度主要分為高溫、中溫、中低溫、低溫。應(yīng)用最廣的是高溫催化劑和中溫催化劑，脫硝效率高，應(yīng)用條件廣泛。表1為國內(nèi)外催化劑的主要應(yīng)用情況。
國內(nèi)焦化行業(yè)目前使用較多的是中低溫催化劑，低溫催化劑使用較少，低溫SCR能最大限度地降低煙氣升溫所需的能源消耗，減少一次投資。
2. 3 低溫SCR脫硝面臨的困難
( 1) 焦?fàn)t煙氣中的二氧化硫在SCR催化劑的作用下會轉(zhuǎn)化為三氧化硫，在180～230℃范圍內(nèi)三氧化硫極易與氨氣發(fā)生反應(yīng)生成硫酸氫銨，并吸附在催化劑表面，降低脫硝效率。
( 2) 煙氣中存在飛灰等雜質(zhì)，長期運(yùn)行會導(dǎo)致催化劑堵塞。催化劑堵塞是不可逆的，并且催化劑不可再生，將直接影響催化劑的脫除效率和使用壽命。
2. 4 低溫SCR脫硝解決措施
( 1) 對煙氣先進(jìn)行脫硫，降低脫硝塔入口的二氧化硫含量。寧鋼選用半干法脫硫，霧化器可將脫硫劑霧化為50μm 的極細(xì)小霧滴，增加反應(yīng)接觸面積，使脫硫反應(yīng)更充分，具有極高的脫除效率。經(jīng)脫硫后入脫硝塔前二氧化硫控制在10 mg /m3以下。
( 2) 采用鈉基脫硫。在140℃以上鈉基具備脫硫效率更高、溫降更小的優(yōu)勢，脫硫溫降可以控制在15～20℃，保證脫硝煙氣溫度控制不低于170℃。
( 3) 脫硫后采用布袋除塵。布袋除塵具有除塵效率高，運(yùn)行穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。未反應(yīng)的脫硫劑附集在濾袋外表面，可以使煙氣在濾袋表面完成二次脫硫反應(yīng)，提高脫硫效果。經(jīng)除塵后，入脫硝塔前顆粒物控制在10mg /m3以下。
( 4) 設(shè)置再生裝置。長時(shí)間運(yùn)行下，催化劑的反應(yīng)效率下降是不可避免的，因此必須設(shè)置加熱爐。當(dāng)催化劑效率下降時(shí)，開啟加熱爐進(jìn)行在線再生，恢復(fù)催化劑活性，延長催化劑的使用壽命。
( 5) 設(shè)置吹灰器。為保持催化劑表面的清潔，防止催化劑堵塞，需經(jīng)常進(jìn)行吹灰。吹掃的目的是防止灰沉積在催化劑表面，因此裝置運(yùn)行可每天吹灰1 次，甚至每班1 次。
( 6) 選擇優(yōu)質(zhì)催化劑。為實(shí)現(xiàn)最優(yōu)催化劑設(shè)計(jì)方案，需要考慮較多因素，包括: 調(diào)整催化劑中氧化釩的成分比例來獲得較高活性的催化劑; 在達(dá)到同一性能條件下，催化劑的比表面積越大，需要催化劑的體積量越少; 為降低催化劑的重量，催化劑要設(shè)計(jì)成優(yōu)化的壁厚，使通過催化劑的煙氣壓降也減到最低。寧鋼根據(jù)此情況選擇了奧地利Ceram 產(chǎn)品，催化劑主要技術(shù)數(shù)據(jù)見表2。
3 實(shí)際應(yīng)用情況
系統(tǒng)投入運(yùn)行至今1 年左右，生產(chǎn)穩(wěn)定，脫硝效率達(dá)到85%以上，脫硝塔運(yùn)行溫度在180 ℃左右，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，煙囪排放數(shù)據(jù)如表3所示。
4 技術(shù)特點(diǎn)
( 1) 經(jīng)濟(jì)性好。節(jié)省了中低溫脫硝工藝中升溫所消耗的煤氣，節(jié)約了成本。
( 2) 適用性好。所選催化劑在170～185℃的焦?fàn)t煙氣工況下具有良好的適用性，脫硝效率仍可達(dá)到85%以上，滿足低溫脫硝運(yùn)行。
( 3) 系統(tǒng)能夠滿足焦?fàn)t煙氣周期性波動的特點(diǎn)，保證煙囪排放穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。
5 結(jié)語
低溫( 170～185 ℃) SCR脫硝工藝在寧鋼運(yùn)行的1年多時(shí)間里，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定，煙氣脫硝效率高，凈化后的氮氧化物污染物含量長期保持在150 mg /m3 以下。同時(shí)其一次投資省、運(yùn)行費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn)，為國內(nèi)焦化企業(yè)脫硝工藝的選擇提供了更多的選擇和借鑒。
