張 斌

（山西西山煤氣化有限責(zé)任公司，山西 太原 030205）

1 QRD-2000 型清潔型熱回收焦?fàn)t簡介

QRD-2000 型清潔型熱回收焦?fàn)t是由4 組子焦?fàn)t組成，每組子焦?fàn)t由36 孔窯洞形爐子相鄰構(gòu)建而成。該套系統(tǒng)是在焦炭成熟過程中，通過引風(fēng)機(jī)以負(fù)壓式熱氣回收煙氣，并將煙氣輸送至余熱鍋爐加熱軟化水，轉(zhuǎn)變?yōu)檫^熱蒸汽，推動汽輪發(fā)電機(jī)實現(xiàn)電、焦聯(lián)產(chǎn)的生產(chǎn)設(shè)施。工藝流程包括：煤場儲煤、分煤種入倉、各煤種配煤、破碎、頂部裝煤（或搗固裝煤)、推焦熄焦篩分、焦?fàn)t高溫?zé)釟庳?fù)壓回收、余熱鍋爐供蒸汽、煙氣脫硫脫硝除塵、汽輪機(jī)組發(fā)電。其特點是將炭化室和燃燒室合二為一，產(chǎn)出焦炭并進(jìn)行發(fā)電，負(fù)壓焦?fàn)t對周圍環(huán)境影響小，清潔程度高。

2 石灰石—石膏法脫硫技術(shù)

石灰石—石膏法煙氣脫硫技術(shù)是現(xiàn)存脫硫方法中技術(shù)最成熟、實際應(yīng)用最廣、運行效果最穩(wěn)定的脫硫工藝。見圖1。

石灰石—石膏法煙氣脫硫的技術(shù)特色是：整個脫硫脫硝系統(tǒng)位于焦?fàn)t煙氣管道的末端，在除塵系統(tǒng)之后。煙氣中SO2的脫除過程主要在溶液中進(jìn)行，它是由石灰或石灰石的吸收混合液與脫硫塔內(nèi)煙氣中的SO2逆向接觸，并吸收反應(yīng)生成石膏。其反應(yīng)機(jī)理為：溶于水后的Ca（OH）2吸附煙氣中的SO2后化合反應(yīng)生成CaSO3，然后將CaSO3通過鼓風(fēng)機(jī)輸送的氧氣，氧化成CaSO4，即石膏。

鈣法反應(yīng)如下：

溶液中吸收的SO2同溶液中的吸收劑反應(yīng)生成CaSO3：

在液相中的CaSO3達(dá)到最大濃度（飽和）后，就開始以結(jié)晶形式析出：

溶液中的部分CaSO3與溶液中的氧反應(yīng)，氧化生成CaSO4：

CaSO4（液）溶解度低，從而以結(jié)晶形式從溶液中析出：

鈣法脫硫采用石灰石作為脫硫劑，其脫硫效率受CaO 活性影響較大，反應(yīng)容器所需空間較大，反應(yīng)一段時間，溶液內(nèi)Cl-增多后，需要排液來降低Cl-濃度，保證CaSO4的生產(chǎn)結(jié)晶，需要增加廢水處理裝置。CaSO4只能作為水泥廠的原料，下游市場單一。CaSO4易沉積，還容易生成鈣質(zhì)水垢。石灰干燥后容易隨風(fēng)散逸，不易管理。而且鈣法脫硫只能進(jìn)行脫硫，不能同時進(jìn)行脫硝，必須再建設(shè)脫硝系統(tǒng)。優(yōu)點是技術(shù)成熟，脫硫效率高，原料來源廣價格便宜，投資及運行成本較低。具體參數(shù)見下頁表1。

表1 脫硫裝置工藝數(shù)據(jù)表

QRD-2000 清潔型熱回收焦?fàn)t配套4×35 t/h 余熱鍋爐，熱回收焦?fàn)t排煙溫度在950～1 050 ℃，余熱鍋爐出口溫度在180～220 ℃。熱回收焦?fàn)t未設(shè)置化產(chǎn)回收車間，且沒有焦化氨水原料和硫銨生產(chǎn)工序。故使用鈣法脫硫工藝。

3 脫硝SCR 技術(shù)

QRD-2000 清潔型熱回收焦?fàn)t配套4×35 t/h 余熱鍋爐，進(jìn)行煙氣脫硫、脫硝、除塵改造工程。脫硝采用SNCR 工藝，SNCR 裝置布置在集氣管總管道，保證煙氣溫度950～1 050 ℃。在集氣總管上布置三層噴射裝置，確保所噴射的氨水與煙氣中的NOx有效接觸，利用高溫進(jìn)行無催化劑的氧化還原反應(yīng)，即使50%的效率，也能保證反應(yīng)后的NOx在150 mg/m3以下。

本座焦?fàn)t脫硝可采用的工藝技術(shù)方案：集氣管增設(shè)氨水噴射裝置+高溫SNCR，工藝簡單、技術(shù)成熟、脫硝效率合適、投資及運行成本較低。

集氣管加噴射裝置+高溫SNCR 煙氣脫硝工藝的優(yōu)點如下：

1）集氣管加噴射裝置+高溫SNCR 技術(shù)成熟可靠，脫硝效率合適，脫硝裝置布置在原集氣管內(nèi)部，能最大限度利用現(xiàn)有設(shè)備設(shè)施的空間，減少投資和再次占地面積。

2）在脫硝治理的同時對煙氣余熱回收利用影響最小，基本上對集氣管煙氣熱效率沒有影響。

3）工藝簡單，占地面積小，能解決焦化廠場地工況限制的問題。

4）集氣管增設(shè)氨水噴射裝置+高溫SNCR 的投資及運行成本比其它工藝技術(shù)的成本低。跟低溫SCR相比，高溫SNCR 技術(shù)更加成熟、可靠且穩(wěn)定，與現(xiàn)場煙氣溫度能夠匹配，投資成本較低，運行成本相當(dāng)，故選擇高溫SNCR 技術(shù)。與余熱鍋爐+煙氣加熱爐+高溫SCR 工藝相比，能利用現(xiàn)有集氣管設(shè)備，不用改造余熱鍋爐，減少煙氣再加熱的重復(fù)能源浪費，投資及運行成本顯著降低[1]。與臭氧氧化脫硝對比，投資成本相當(dāng)，運行成本較低，故選擇高溫SNCR 技術(shù)。

4 除塵技術(shù)

目前焦?fàn)t煙氣理論上粉塵含量不高，但實際運行中焦?fàn)t存在竄漏現(xiàn)象，會造成粉塵含量超標(biāo)，因此焦?fàn)t煙氣需進(jìn)行除塵處理。

濕式電除塵器的工作原理，即向除塵器內(nèi)部空間輸送直流高壓電，并產(chǎn)生磁場，煙氣中的粉塵顆粒和霧滴顆粒通過空間磁場作用而電離，各帶電粒子在電場力的作用下，移動到收塵極板（集電極）被收集。

濕式電除塵器與干式電除塵器的區(qū)別：濕式電除塵器為濕飽和煙氣，煙氣溫度較低，煙氣中含有大量的霧滴。收集煙氣中的霧滴顆粒在收塵極表面形成溢流，而將粉塵沖洗到灰斗（水灰斗）中[2]。干式電除塵器的煙氣為干燥煙氣，煙氣溫度較高，基本不含霧滴。利用震打清灰方式，將收集到的粉塵震落到灰斗中[3]。

濕式電除塵器的工藝位置為濕法脫硫塔煙氣管后，因脫硫后的飽和煙氣中攜帶大量水滴，通過高壓電場時可被電離并捕獲，在煙囪中形成“石膏雨”的幾率大大減少，且對降塵有積極作用，煙塵顆粒物排放質(zhì)量濃度可控制到≤15 mg/m3。

但是，只在脫硫塔前安裝布袋除塵器或電除塵器是無法保證粉塵達(dá)到超低排放要求的。已有案例均在脫硫塔頂部做文章，或安裝管束除霧器，或安裝濕式電除塵器。該焦?fàn)t在塔頂安裝濕式電除塵器，以保證粉塵達(dá)到超低排放，同時保證煙囪出口不會出現(xiàn)“石膏雨”現(xiàn)象。

該焦?fàn)t除塵采用鈣法脫硫+濕式電除塵器工藝方案，主要原因如下：

1）濕式電除塵器布置在脫硫塔頂部，無需單獨增加除塵設(shè)施，減少占地面積。

2）濕式電除塵器通常設(shè)置在濕法脫硫裝置后，脫硫后的飽和煙氣中攜帶大量水滴，在通過高壓電場時易被捕獲，能夠減少形成石膏雨的幾率。同時對于收集微細(xì)顆粒物PM2.5、酸霧等有較好的效果，煙塵排放質(zhì)量濃度可以控制達(dá)到≤15 mg/m3。

3）濕式電除塵器運行效果穩(wěn)定，對焦?fàn)t煙氣工況變化適應(yīng)性強(qiáng)，而管束除霧器在焦?fàn)t負(fù)荷降低時，除塵效率明顯降低。

5 基本參數(shù)（見表2、表3）

表2 脫硫、脫硝、除塵設(shè)計基本參數(shù)

表3 脫硫、脫硝、除塵裝置排放指標(biāo)

6 結(jié)語

本文針對清潔型熱回收焦?fàn)t的特點，結(jié)合脫硫、脫硝、除塵等不同技術(shù)特點，對清潔型熱回收焦?fàn)t煙氣的處理選用合適的脫硫、脫硝、除塵工藝，并根據(jù)煙氣中污染物含量和流量，對脫硫塔、濕電除塵器、SNCR 脫硝噴射器等的處理能力進(jìn)行了計算。此外，對氨水貯槽等儲存設(shè)備進(jìn)行了初步選型，并進(jìn)行了造價估算，基本達(dá)到了煙氣達(dá)標(biāo)的要求。