2024年3月18日发(作者：三星5410相当于骁龙)

第

48

卷第

6

期

2020

年

12

月

煤化工

Coal

Chemical

Industry

Vol.48

No.6

Dec.

2020

7.63

m

焦炉烟道气

SDS

脱硫和

SCR

脱硝实践

梁杰,殷喜和

(山西太钢不锈钢股份有限公司焦化厂

，

山西太原

030003

)

摘

要

介绍了

SDS

脱硫和

SCR

脱硝一体化技术在太钢焦化厂

7.

63

m

焦炉烟道气脱硫脱硝技改中的应用实践,

包括工艺流程

、

详细配置

、

关键技术要点、

特殊操作管控方法和相关运行参数

。

通过运行实践

，

烟道气中

SCVNO

”

和

粉尘颗粒物排放质量浓度分别小于

20

mg/m100

mg/m

3

和

10

mg/V,

优于

GB

16171

—2012

中规定的特别排放限值要求

。

关键词

7.63

m

焦炉,烟道气

,

SDS

脱硫

,

SCR

脱硝

,

工艺配置

,

特殊操作

文章编号:

1005-9598

(2020)

-06-0046-04

中图分类号

：

X701

文献标识码：

B

太钢焦化厂

3X70

孔

7.

63

m

焦炉均采用高炉煤

气加热

，

适当掺入焦炉煤气

。

强化生产状态下(结焦时

中的二氧化硫及颗粒物

，

之后进入中低温

SCR

脱硝反

应器,脱除烟道气中的氮氧化物

。

经过处理后的净烟

道气返回焦炉总烟道

，

经大烟囱排入大气

。

间

25

h),

单座焦炉加热煤气瞬时用量上限为

13.

5

万

m3/h,

空气过剩系数上限为

1.5(7.

63

m

焦炉加热烟道

气中氧体积分数控制在

3%~5%),

加热烟道气瞬时流

量上限为

46

万

m3/h,

温度为

190

°C

〜

230

°C

,

其中二氧

化硫

、

氮氧化物

、

粉尘颗粒物质量浓度分别为

200mg/m

3

~

400

mg/m

3

400

mg/m

3

~500

mg/m

3

^

15

mg/m

3

~20

mg/m

3

o

自

2019

年

10

月

1

日起

，

山西省焦化行业执行

GB

16171

—

2012

中规定的特别排放限值要求

：

SO?

质量浓

度

W30

mg/m^NO,

质量浓度

W150

mg/n?

、

颗粒物质量浓

度

W15

mg/m

3

o

为满足特别排放限值的要求

，

太钢焦化

厂通过分析对比目前各种脱硫

、

脱硝技术及调研国内

相关焦炉加热烟道气脱硫脱硝装置运行情况巴结合

7.

63

m

焦炉加热烟道气温度

、

成分及流量，

选择了碳酸

1.1

烟道气脱硫

该工艺先以碳酸氢钠为脱硫剂，

将碳酸氢钠磨成

粒径为

20

nm~25

jim

的细粉颗粒

，

通过风机气力输

氢钠干法

(SDS)

脱硫除尘与中低温选择性催化还原脱

硝

(Selective

Catalytic

Reduction,

简称

SCR)

—

体化

送

,

经专用的雾化喷头

,

均匀喷入干式脱硫塔内

。

碳酸

氢钠在脱硫塔内利用文丘里原理

，

与烟道气完成一系

工艺

。

项目于

2018

年

5

月开工

，

10

月底投入运行

。

现就

运行情况介绍如下

，

供行业相关人员参考

。

列复杂的物理化学变化:首先碳酸氢钠在

180

匕以上

的温度下脱氢

，

生成的碳酸钠具有有吸附能力的微孔

1

SDS

脱硫

+SCR

脱硝工艺流程

SDS

干法脱硫除尘与

SCR

脱硝一体化工艺流程图

结构

，

生成的碳酸钠的比表面积迅速增大至原来碳酸

氢钠的数百倍

，

当这些具有微孔结构的碳酸钠与烟道

气中的二氧化硫接触时,二氧化硫分子迅速被碳酸钠

见图

1

。

焦炉加热烟道气在增压风机作用下

，

从总烟

微孔捕获并发生化学反应

，

生成亚硫酸钠

，

亚硫酸钠

再与烟道气中的氧气反应生成硫酸钠

。

经过脱硫的烟

道引出

，

进入

SDS

干法脱硫及除尘装置

，

去除烟道气

收稿日期

：

2020-07-18

作者简介:梁

杰

(

1988

—

)，

男

，

河南新乡

，

工程师

,

硕士,

2012

年本科毕业于辽宁科技大学化学工程与工艺专业

，

现主要

从事焦化厂工艺技术方面工作

,

E-mail

:

tgjhcsck@tisco.

com.

cn

o

2020

年

12

月

梁

杰等

:7.63

m

焦炉烟道气

SDS

脱硫和

SCR

脱硝实践

-47

-

气粉尘

，

通过除尘器下部螺旋输送机和气力输送系

(体积分数)的

NO

和

5%

(体积分数)的

NO?

组成,

SCR

统

，

将脱硫副产物硫酸钠排出系统

，

送往粉煤灰综合

利用公司加气栓车间做墙体材料

，

实现脱硫废物变废

脱硝反应主要反应式见式

(5),(6)

：

4NH3+4N0+02

—

4%+6&0(

主反应)

(

5

)

为宝罠脱硫后的烟气中二氧化硫质量浓度

W20mg/m3,

颗粒物质量浓度

W

10

mg/m

3

o

4NH

3+2N0

2

+0

2

^

3N

2

+6H

2

0

(6)

1.3

脱硫脱硝系统的工艺介质流程走向

1.

3.

1

焦炉烟道气

(1)

(2)

完成的主要化学反应见式

(1).(2)

：

2NaHC0

3+S02

+l/20

2

^Na

2

S0

4

+2C0

2

+H

2

0

2NaHC03+S(

)

3f

NEI2SO4+2CO2+H2O

焦炉烟道气

f

SDS

脱硫装置

一

布袋除尘器

一

SCR

脱硝装置

一

增压风机

一

焦炉总烟道

。

1.3.2

碳酸氢钠粉

与其他酸性物质的反应见式

(3).(4)

：

NaHCO

3

+HCl

—

NaCl+C0

2

+H

2

0

NaHCO

3

+HF

—

NaF+CO

2

+H

2

O

(3)

(4)

碳酸氢钠储仓

一

磨机进料计量秤亠磨机

一

引风

机

一

SDS

脱硫装置

。

1.3.3

脱硫副产物

吸收了

SO?

等酸性物质的干燥含粉废气进入布

袋除尘器,进行气固分离和烟尘净化

。

除尘器收集的

脱硫装置一布袋除尘器一螺旋输送机一气力输

灰装置

f

副产物储仓

f

半自动打包装置

。

1.

3.

4

氨气

脱硫副产物为干态粉状料,其大致的成分(质量分数)

为:

Na

2

S0

4

约占

90%,Na

2

C0

3

约占

10%,

通过除尘器排

灰

、

输送至副产物料仓

，

下料口处用吨包装袋打包外

运

。

脱硫除尘后的烟气进入

SCR

脱硝系统

。

氨气缓冲罐亠氨空混合器亠喷氨格栅

一

烟道亠

SCR

反应器。

1.2

烟道气脱硝

脱硫后的烟道气进入装有低温脱硝催化剂的脱

硝反应器

。

脱硝反应器分为

4

个单元

，

每个单元里装

2

技术配置及相关参数

2.1

脱硫脱硝系统整体配置特点

采用先脱硫后脱硝流程的优点

：

先脱硫除尘

，

能

有效去除焦炉烟道气中的焦油等杂质,可以防止其对

有

2

层催化剂

。

含有氮氧化物的烟气在经过脱硝反应

器前部烟道时

，

与经过喷氨格栅喷入的氨空混合气混

合均匀后进入脱硝反应器(氨空混合气是利用氨气稀

释风机

，

将纯氨气稀释到体积分数

＜5%

的混合气)

，

在

脱硝催化剂的污染

，

延长催化剂使用寿命

。

系统严密性及散热保温:脱硫脱硝系统在设计过

低温脱硝催化剂的作用下

，

烟气温度

＞18(HC

时

，

烟

气中的氮氧化物与喷入的氨气发生化学反应,生成氮

气和水

，

脱硝副产物氮气和水随烟气经过烟囱排入大

程中

，

必须充分考虑系统对严密性的要求

，

连接部位

采用密封结构设计和严密性材料;施工安装

、

焊接时

，

进行气密性试验,确保其严密性

，

以防止系统投用后

抽入冷空气

。同时

，

对系统散热面进行全面保温

，

高温

烟道气管道保护层采用纳米气凝胶

+

硅酸铝棉

，

确保

气

，

达到净化烟气的目的

。

脱硝工艺系统包括氨气供应

、脱硝反应

、

热解析

。

烟气中混入的氨气作为还原剂

，

与烟气中的

NO

”

在催

化剂活性成分催化下

,

发生反应

，

生成氮气和水蒸气

，

整个系统烟道气温度达标

，

以免影响脱硫脱硝效果

。

脱除氮氧化物

。净化后的烟气送回焦炉总烟道(闸板

另外

，

除尘输灰管道也要使用电伴热保温

。

前),经烟囱排放

。

2.2

主要运行参数

脱硫脱硝装置主要运行参数见表

lo

脱硫除尘后烟道气中的氮氧化物一般由约

95%

表

1

主要运行参数

焦炉烟道焦炉烟道

研磨后

布袋除尘除尘器脱硝装置

曲.册

L

__

碳酸氢钠

液氨

副产品

吨焦运

气温度

气流量

碳酸氢钠

器阻力

前烟气

入口烟气(

摩讹詁率

用量

用量

NazSO

。

产行成本

/°C

190-230

/

万鈔屮

粒径/吧

/Pa

W48

温度/匸

温度

/°C

W250

5=170

/t-h'

1

W5X1CT

6

~0.

625

：

1

卡

。

,

3

-0.

131

或

8

mg/m

3

/fh'

1

量

/1

屮

/

元

7.

75

W25

^1

500

-0.

064

-0.

316

2.3

脱硫剂

SDS

干法脱硫的脱硫剂曾多次试用国内食品级

统运行

，

后最终使用索尔维

(SOLVAY)

公司生产的碳酸

氢钠产品作为高效脱硫剂

。

SDS

脱硫工艺在管道直接喷射脱硫剂

，

可根据烟

碳酸氢钠,但在研磨环节

，

频繁出现结块现象

，

影响系

-48

-

煤化工

2020

年第

6

期

气中酸性物质含量随时调节脱硫剂的注入量,不受其

他因素影响

，

对工况适应性强

，

在负荷调整时有良好

的

、

适宜的调节特性

。

2.4

脱硝催化剂

SCR

脱硝反应催化剂选用蜂窝式锐钛系中低温

催化剂

，

主要成分为

V

2

0

5

^Ti0

2

等

，

具有催化反应温度

调节范围宽

、

SO?

转化率和

N%

逃逸率低

、

抗硫性好

、

脱除效率高

、

比表面积大

、

结构强度高

、

寿命长等特

点

。

催化剂采用模块化密封设计

，

可有效防止烟气短

路

，

各层模块规格统一

，

具有互换性

、

抗水性

、抗黏性

。

催化剂模块采用钢结构框架

，

便于运输

、

安装

、

起吊

，

可缩短安装

、

更换催化剂的作业时间

。

催化剂的安装按

2+1

层设置

，

其中初装

2

层

，

备

用

1

层

。

在初期的

2

层催化剂运行

2

a

后

，

增加布置

第

3

层催化剂

，

之后每年循环更换

1

层催化剂

。

同时

，

用耐高温陶瓷纤维毡对催化剂间隙进行密封

。

在催化

剂顶加装声波吹灰装置

，

用以吹扫催化剂表面的积

灰

，

保证烟气通道的畅通。

在

SCR

脱硝反应器内还安装有吹灰器

，

定期对催化

剂进行吹扫

，

可保证脱硝效率

，

并延长催化剂使用寿命

。

2.5

脱硝催化剂热解析系统

脱硝催化剂热解析再生系统采用在线解析的方

式

，

启动煤气热风炉

，

通过阀门调节煤气用量,将烟气

加热至

300

-C

以上

，

用以清除催化剂表面的附着物

，

包括焦油

、

有机物等

。

根据脱硝运行状况

，

热解析系统

约每

12

个月投运一次

，

每次一个仓室

，

4

个仓室轮流

进行,每次升温时间约持续

12

h

o

热解析系统可及时

清理催化剂的表面

,

保持催化剂的活性，

延长催化剂

的使用寿命

，

降低运行成本固

。

2.6

氨气供应系统

氨气供应系统的进口烟道上设置喷氨格栅

，

将烟

道截面划分为多个控制区域

，

每个控制区域有若干个

喷射孔

。

通过烟气导流板和调整各氨气喷嘴阀门的开

度

，

使各氨气喷嘴流量与烟气中需还原的

N0

”

含量相

匹配

，

使氨在烟气中均匀分布

，

确保进入

SCR

反应器

的烟气气流保持均匀

，

避免局部喷氨过量

。

同时

，

调整

反应器中第一层催化剂上方烟气的

NH

3

.N0

x

摩尔比

，

改善氨的扩散及与烟气的混合均匀程度

。

2.7

脱硝系统进口烟道气温度控制

当脱硝系统入口烟道气温度过低时

（＜170

°C

）

,

启动煤气热风炉

（

用焦炉煤气点火

，

以高炉煤气为热

源

）

,

对烟道气进行补充加热

，

以确保烟道气温度稳定

在中低温脱硝催化剂活性温度范围内

，

从而达到运行

稳定

、

高效脱硝

。

3

特殊操作

3.1

在脱硫脱硝系统入口管道上设置气动快速切换

翻板,能够在

10

s

内迅速开启

/

关闭

，

实现脱硫系统

与焦炉加热烟道气原排气系统的快速切换

。

脱硫系统

正常运行时

,

旁路翻板关闭

，

原烟道气进口翻板打开

，

烟道气经脱硫脱硝系统处理后

，

经焦炉烟囱排出

；

脱

硫脱硝装置发生故障

、

出现意外紧急停机或检修时

，

进口翻板关闭

，

焦炉总烟道旁路翻板打开

，

焦炉加热

烟道气直接切出脱硫脱硝系统,确保不影响焦炉的正

常工作

。

3.2

脱硫除尘布袋材质耐高温度为

250

°C,

要求烟

道气温度不得超过

240

°C

。

除尘仓烟道气进口温

度

2240

°C

时的应急操作

：

（

1

）

打开快切阀

；

（

2

）

逐步

降低增压风机转速

;

（

3

）

观察脱硫塔入口温度

，

降低到

220

°C

以下时

，

关闭快切阀

；

（

4

）

逐步提高增压风机频

率,使焦炉加热吸力符合要求

。

3.3

碳酸氢钠脱硫剂具有吸湿性

，

研磨系统停止前，

利用磨机系统配置的输送风机,先将磨机及输送管道

中的脱硫剂全部吹送至脱硫塔中反应完

。

3.4

系统增压风机采用变频调速

，

开启增压风机时

，

初始设定风机的频数为

20

Hz,

而后再缓慢增加风机

电机频数

，

直至达到系统要求

、

稳定运行

；

系统停机

时

，

缓慢降低增压风机变频至

20

Hz,

而后再停运增压

风机

。

4

运行效果

太钢焦化厂焦炉烟道气碳酸氢钠干法

（

SDS

）

脱硫

除尘与

SCR

中低温脱硝一体化工艺系统自

2018

年投

运以来

，

装置运行稳定

，

净化后的指标低于

GB

16171

-2012

中规定的特别排放限值要求

（

脱硫脱硝系统

实际运行指标见表

2

）

。

表

2

脱硫脱硝系统实际运行指标

mg/m

3

烟道气

so

2

烟道气

N0

”

烟道气颗粒物

质量浓度

质量浓度

质量浓度

入口参数

200-400

400

〜

500

15

〜

20

出口指标

3

〜

10

20

〜

80

1

〜

6

特别排放限值

30

150

15

由表

2

可见

，

三套系统脱硫和脱硝效率均大于

90%

、

颗粒物脱除效率大于

85%

。

总体来讲

，

该脱硫脱硝一体化系统脱除效率高,

对焦炉负荷变化适应性强,阳

3

逃逸率低

，

催化剂活性

好

、

失活率低

、

寿命长;系统气流分布均匀

、

阻力小

，

对

2020

年

12

月

梁

杰等

:7.63

m

焦炉烟道气

SDS

脱硫和

SCR

脱硝实践

-49

-

其他酸性物如

HC1

、

SO3

、

HF

等也具有很高的脱除率

。

LV

Y

Q.

Production

Practice

of

Sodium

Bicarbonate

Dry

Desulfurization

and

Medium

and

Low

Tempera-

ture

SCR

Denitrification

Technology

[J]

.

Sul

­

同时

，

脱硫副产物硫酸钠纯度高

，

方便利用

。

而且处理

后的烟道气没有因降温造成的白雾现象

，

无需再对烟

道气进行消白处理

，

避免了视觉污染

。

该系统运行两

phuric

Acid

Industry

,

2019(

12

)

:

33-35.

[2]

王永民.焦化厂焦炉烟气脱硫脱硝工艺技术分析

[J]

・

年以来

，

稳定可靠

、安全性高

，

便于维护,运行成本低

。

对于独立焦化厂而言

，

该工艺在脱硫工序采用钠

天津冶金

,2017(5):27-29.

WANG

Y

M.

Analysis

on

Desulfuriza

tion

and

Den

it

ra-

tion

Process

and

Technology

of

Coke

Oven

Flue

Gas

of

Coking

Plant

[J].

Tianjin

Metallurgy,

2017

(

5

)

：

盐作为脱硫剂

，

生产的硫酸钠处理困难

，

需进一步拓

展工艺

；

同时建议脱硫脱硝系统配套大功率的增压风

机

，

以满足焦炉加热系统对吸力的要求

。

新建焦炉烟

道气脱硫脱硝设施时

，

可同步考虑处理干熄焦烟气负

27-29.

[3]

孙刚森

，

尹

华，

吕文彬

，

等•焦炉烟气脱硫除尘脱硝

荷

，

以降低新建干熄焦烟气脱硫脱硝成本

。

及其热解析一体化工艺

[J],

燃料与化工

，

2015,46

(6):40-41.

参考文献

：

[1]

吕彦强.碳酸氢钠干法脱硫

+

中低温

SCR

脱硝技术的

SUN

G

S,YIN

H,LV

W

S,et

al.

Integrated

Process

for

Desulfurization,

Dedusting, Denitra/tion

and

Ther

­

mal

Decompositioin

of

Coke

Oven

Flue

Gas

[

J].

Fuel

&

Chemical

Processes

,

2015,46(6

)

：

40-41.

生产实践

[J]

.

硫酸工业

，

2019(12)

:

33-35.

Application

Practice

of

7.63

m

Coke

Oven

Flue

Gas

SDS

Desulfurization

and

SCR

Denitrification

Technology

Liang

Jie

and

Yin

Xihe

(Coking

Plant

of

Shanxi

Taiyuan

Iron

and

Steel

Co.,

Ltd.,

Taiyuan

Shanxi

030003,

China)

Abstract

The

application

practice

of

SDS

desulfurization

and

SCR

denitrification

integrated

technology

in

the

technological

transformation

of

flue

gas

desulfurization

and

denitrification

of

7.63

m

coke

oven

in

TISCO

Coking

Plant

was

introduced,

including

the

process

flow,

detailed

configuration,

key

technical

points,

special

operation

control

methods

and

relevant

operating

parameters.

Through

the

operation

practice,

the

emission

mass

concentration

of

S0

2

,

NO#

and

dust

particles

in

flue

gas

was

less

than

20

mg/m

3

,

100

mg/m

3

and

10

mg/m3

respectively,

which

was

better

than

the

special

emission

limit

requirements

stipulated

in

GB

16171—

2012.

Key

words

7.63

m

coke

oven,

flue

gas,

SDS

desulfurization,

SCR

denitrification,

process

configuration,

special

operation

"

上接第

45

页

)

Study

on

MDEA

Solution

Deterioration

of

IGCC

Desulfurization

System

Kang

Jianbang,

Wang

Xiangping,

Li

Jinjie,

Dun

Qimeng,

Fan

Xu,

Wang

Meng

and

Liu

Chao

(Huaneng

(Tianjin)

IGCC

Power

Co.,

Ltd.,

Tianjin

300452,

China)

Abstract

In

view

of

the

MDEA

solution

deterioration

in

the

actual

operation

of

the

MDEA

wet

desulfurization

technology

adopted

in

the

IGCC

desulfurization

system,

the

causes

were

analyzed.

It

was

believed

that

the

HCN

and

NH

3

components

in

the

syngas

led

to

the

generation

of

heat

stable

salts

in

the

MDEA

solution.

They

increased

the

consumption

of

chemicals,

reduced

the

desulfurization

efficiency,

and

caused

the

equipment

corrosion.

The

impurity

components

in

the

crude

syngas

were

largely

eliminated

and

the

MDEA

solution

deterioration

was

significantly

alleviated

by

adding

a

low-temperature

washing

un

让

for

syngas.

At

a

lower

MDEA

degradation

rate,

by

using

the

electrodialysis

desalination

device,

adding

the

activated

carbon

filter

and

lowering

the

heat

source

temperature

of

the

regeneration

tower

heater,

the

desulfurization

efficiency

was

ensured,

the

chemical

consumption

was

reduced,

and

the

safe,

economical

and

stable

operation

was

achieved.

Key

words

IGCC,

desulfurization

system,

MEDA

solution,

heat

stable

salt,

washing,

electrodialysis,

activated

carbon

filter,

heat

source

temperature