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烟气二氧化硫治理节能减排技术的实施应用

烟气二氧化硫治理已列入节能减排重点实施项目,拟对国际焦化有限公司200万吨焦炉烟气进行钠钙双碱法湿法脱硫工程。参照《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171-2012)规定及山东兖矿国际焦化有限公司对SO2的排放浓度要求限值SO2≤20mg/Nm3,烟尘≤10mg/Nm3。本方案的设计及实施完全能够达到山东兖矿国际焦化有限公司的要求。通过该项目的实施将对公司及周边地区的大气环境质量的改善做出积极贡献。

1 项目提出的背景及要求

随着中国资源回收利用系统和节能减排工作的逐步开始,煤化行业作为一个高耗能产业,环境压力和市场压力巨大。焦化行业是伴随着钢铁、冶金行业的重要基础产业,焦化工序能耗约占焦化厂的能源消费总量的70%,40%-50%为能源消耗占得比例。所以,节能减排是当务之急,减少焦化能源消耗也是一项重要任务。目前焦炉煤气的加热量和空气量是由加热炉的体积流量和烟气中的烟气量所控制的。多种原因存在的可能导致在同一气体流量和次烟道吸力,加热需要的能量和氧气在进入焦炉后发生改变。在实际生产中,保证生产质量和产品质量,防止次焦炭生成,1%-2%的加热气体作为控制指标。为保证安全可靠的燃烧,空气过剩系数为1.2左右,比设计指标大。焦炉煤气是在焦炉煤气的生产过程中排放的热量,不仅是一个大的数量。因为焦炉温度过高,怎么样采取符合工艺技术是废热回收的关键问题,也是必须解决焦化行业节能减排的首要问题。

2 烟气二氧化硫治理的意义

为了应对日益严格的环保排放要求和能源节约需求,国际焦化对国内外炼焦行业的脱硫、脱硝、烟气余热回收等方面进行了细致的研究和讨论,拟在余热装置后建设脱硫项目,项目建成后不仅可以回收烟气余热,副产蒸汽,节约能量提高经济效益,还可以降低污染物排放,对环保有重要意义。

3 脱硫技术方案

3.1 脱硫剂制备系统

由成品熟石灰(粒径200目(90%)粒度80um的粉状石灰)运至厂里石灰粉仓经螺旋输送机输入石灰料浆槽进行乳化,乳化后的石灰浆液经碱液泵输送至反应槽中进行脱硫液再生反应。

碱液由运输车给料至碱液槽,根据吸收塔pH值,用碱泵将碱液加入吸收塔中。

3.2 烟气系统

热烟道气自焦炉出来后首先进入余热回收装置,将烟道气温度由290℃降至170℃左右再经空气换热气降温至145℃左右由引风机引入吸收塔下部,向上流动穿过喷淋层,在此烟道气被冷却到饱和温度,烟道气中的SO2、SO3、HF、HCl、尘等污染物被脱硫液吸收。经过喷淋洗涤后的饱和烟气,经高效除雾器除去水雾后,进入吸收塔顶部的烟囱排空。

从焦炉至烟囱的水平烟道出口至脱硫塔进口段的连接烟道采用碳钢制作,并根据需要设置膨胀节。连接烟道上设有挡板系统,以便于烟气脱硫系统事故时旁路运行。挡板门包括1个入口挡板和1个旁路挡板。在正常运行时,入口挡板开启,旁路挡板关闭。在故障情况下,开启烟气旁路挡板,关闭入口挡板,烟气通过旁路烟道绕过烟气脱硫系统直接排到烟囱。

3.3 SO2吸收系统

在吸收塔内,脱硫液中的氢氧化钠与从烟气中捕获的SO2、SO3、HF、HCl等发生化学反应,生成亚硫酸钠和亚硫酸氢钠等物质。

采用空塔喷淋作为脱硫吸收塔,是目前中小型余热回收装置脱硫装置中应用较为广泛的脱硫塔,其具有气液流通量大、压降低、操作弹性宽、不易堵、效率稳定等优点。

3.4 循环系统与处理系统

循环水泵将脱硫液打到脱硫塔内,在其内部和烟气接触并反应后,并在脱硫装置底部排出,排出的混合浆液包括硫酸钠、硫酸氢钠及少量粉尘渣的进入反应槽,接着与石灰浆液发生反应,反应置换完成后经石膏旋流器浓缩后进真空皮带脱水机脱除水分,清液返回脱硫循环利用,石膏渣排入石膏库。

工艺水系统提供进吸收塔烟气降温、除雾器冲洗水、吸收塔补充水和制备石灰浆液水等。

本脱硫工艺烟气排放达标,脱硫液循环使用,脱硫渣(石膏)综合利用,不产生其他的污染物,比如废水、其他废气、固废等。

4 实施后预期达到的最终目标

①脱硫工艺系统阻力稳定,脱硫装置在启、停、运行及事故处理时不影响焦炉生产操作。

②脱硫工艺适应了风量、温度、二氧化硫浓度等负荷变化与波动。

③脱硫剂和副产物物料输送、循环流畅,能力匹配。

④脱硫剂价格比较低廉、易于获得。

⑤脱硫副产物石膏含水率低,石膏综合利用。

⑥系统具备自防护功能,当出现故障、厂用电消失等情况时,系统能够在最短时间内将烟气切换到旁路烟道,确保系统安全。

⑦系统设计原烟气热量给原烟囱保温,使原烟囱始终处于热备状态。

5 结束语

烟气二氧化硫治理的节能减排项目的改造和应用,有利于焦行业的脱硫、脱硝、烟气余热回收,节约能量提高经济效益,还可以降低污染物排放,对环保有重要意义。


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