一種焦爐煙道廢氣脫硫脫硝及余熱回收的一體化系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及焦爐煙道廢氣污染物控制及熱回收技術領域，具體涉及一種焦爐 煙道廢氣脫硫脫硝及余熱回收的一體化系統。
【背景技術】
[0002] 焦爐煙囪排放的污染物，主要含S02、N0x及粉塵顆粒物。研究表明，氣相S0 2、N0；^ PM2. 5的前驅體，粉塵顆粒物是PM10的主要成分，由S02、N0X、VOCs等前驅體轉變的PM2. 5 的量比直接排放的還多，S02、N(V^粉塵顆粒物是形成霧霾和酸雨的主要物質。近年來我國 S02、N0J9排放量屢居世界首位，大氣污染和酸雨問題已經對人類健康和生態系統造成了嚴 重的危害，成為制約我國經濟社會可持續發展的重要因素，政府和社會對其的重視也達到 了空前的高度。
[0003] 焦爐煙囪排放的S02是焦爐加熱煤氣中所含硫化物燃燒產生的，主要包含焦爐加 熱用焦爐煤氣中H 2S燃燒所生成的502;焦爐加熱用焦爐煤氣中有機硫燃燒所生成的S02; 因焦爐爐體竄漏導致荒煤氣進入燃燒系統，其中所含的硫化物燃燒所生成的S0 2。焦爐煙道 廢氣中排放的302根據各廠煤氣凈化的程度和焦爐的管理水平，一般在100~600mg/m 3。
[0004] 燃氣在焦爐立火道燃燒時，會產生氮氧化物（N0X)，氮氧化物通常多指NO和勵 2的 混合物，大氣中的氮氧化物破壞臭氧層，造成酸雨，污染環境。研究表明，在燃燒生成的N0X 中，NO占95%，勵2為5%左右，在大氣中NO緩慢轉化為NO 2。焦爐煙囪廢氣排放的勵^農度 一般在 800~1200mg/m3。
[0005] 焦爐煤氣中的碳顆粒物在加熱時形成碳黑，焦爐煤氣中的烴類熱裂解也形成碳 黑，焦爐炭化室逸出的粗煤氣(粗煤氣中含焦油和細分散煤塵）進入到燃燒室，形成的廢氣 中的碳顆粒濃度可達到100 mg/m3以上。
[0006] 2012年6月27日國家環境保護部及國家質量監督檢驗檢疫總局共同發布了《煉 焦化學工業污染物排放標準》（GB16171-2012)，要求從2015年1月1日起，現有企業執行 "表5"規定；自2012年1月1日起，新建企業執行"表5"規定；特別地區執行"表6"更嚴 格的規定，GB16171-2012中"表5"、"表6"具體規定見下表。
[0007] 表1 GB16171-2012中"表5"、"表6"焦爐煙囪大氣污染物排放濃度限值
[0008]
[0009] 與電廠等其他行業煙道廢氣相比，焦爐煙道氣脫硝具有以下特點：
[0010] 1)焦爐煙道氣溫度較低。受焦爐爐型、燃料類型、操作制度、現場管理水平等 因素的影響，不同焦化廠焦爐煙道氣溫度差別很大，一般在220-290°C之間。相比電廠 300-400°C的煙氣溫度，焦爐煙道氣溫度相對較低，如果直接采用電廠煙氣脫硝所用的催化 劑進行脫硝，脫硝效率低，很難滿足國家排放標準要求。
[0011] 2)焦爐煙囪必須始終處于熱備狀態。與電廠煙氣相比，焦爐煙道氣經過脫硫脫硝 以后必須回到焦爐煙囪排放至大氣，使焦爐煙囪始終處于熱備狀態。經過脫硫脫硝后的煙 道氣溫度必須高于煙氣露點溫度，且不得低于130°C，否則無法直接采用電廠常用的濕法脫 硫技術進彳T煙道氣脫硫。
[0012] 3)Ν0χ#量較高。目前運行的焦化廠焦爐煙道氣中N0X含量為800-1200mg/Nm 3。
[0013] 4)冊13逃逸率的控制是個難點。如果采用電廠常用的NH 3+SCR法對焦爐煙道氣進 行脫硝，由于低溫脫硝效率較低，所以經過脫硝后的NH3逃逸量很難滿足國家排放標準要 求。
[0014] 5)獨立焦化廠采用焦爐煤氣加熱焦爐煙道廢氣含水約為20%。采用常規濕法脫硫 工藝產生大量廢水形成二次污染，采用常規石灰干法脫硫，形成大量的固體二次污染物。
[0015] 目前，電力、水泥、玻璃等行業對氮氧化合物的處理工藝已相當成熟，但是由于焦 化廠排放的焦爐煙道廢氣溫度相對較低，N(V#量相對較高而S0 2含量相對較低，如果采用 傳統脫硝工藝，必然受煙道廢氣溫度低等因素的制約，無法滿足焦化行業N0 X排放標準要 求。
[0016] 如201410088231. 2,名稱為"一種低溫焦爐煙道廢氣脫硫脫硝工藝"的實用新型專 利，公開了低溫焦爐煙道廢氣脫硫脫硝工藝，該工藝由引風單元、脫硫單元、氨制備單元、脫 硝除氨單元、壓縮空氣單元、顆粒物輸送單元組成，通過在煙道氣輸送管道中噴入流態化的 NaHC03細粉，干法脫除煙氣中絕大部分的S0 2，同時將脫硝催化劑結構層與除氨催化劑結構 層結合使用，高效脫除焦爐煙道氣中的N0X，脫硝催化劑采用濾袋狀結構，除氨催化劑采用 V字型結構。該專利先脫硫，脫硫產生的鈉堿粉末將隨焦爐煙道廢氣帶到低溫SCR裝置，鈉 堿對低溫SCR催化劑具有強烈的毒害作用，且使用焦化剩余氨水脫硝，由于焦化剩余氨水 濃度低，僅含有3g/L的氨，還有油、硫化氫、氰化氫等雜質，因此達不到脫硝使用氨的工藝 要求。
[0017] 201420259668. 3,名稱為"低溫焦爐廢氣脫硫脫硝系統"的實用新型專利，公開了 一種低溫焦爐廢氣脫硫脫硝系統，設置與焦爐煙道出口連通的加熱器，所述加熱器出口與 SCR反應器連通，并在所述加熱器與SCR反應器之間設置有噴氨格柵；所述SCR反應器出口 經余熱回收鍋爐與脫硫塔連通，所述脫硫塔的出口煙氣經引風機引入煙囪排放。該專利需 要經過加熱、脫硝、余熱回收、脫硫等工序，脫硫采用常用的濕法脫硫工藝，系統流程復雜， 能耗高，濕法脫硫后形成大量廢水，產生二次污染。
[0018] 201410087513. 0,名稱為"一種低溫煙氣脫硫脫硝除氨一體化系統"的實用新型 專利，公開了一種低溫煙氣脫硫脫硝除氨一體化系統，適用于煙氣溫度大于180°C，S0 2含量 小于150mg/Nm3的焦爐煙道廢氣脫硫脫硝，根據流態化原理在脫硝之前先干法脫硫，采用焦 化廠蒸氨工段產生的剩余氨水蒸發出來的氨氣作為還原劑，利用布袋-除氨催化劑復合結 構作為除塵及脫硝手段，高效脫硫脫硝的同時，可控制氨逃逸量低于國家排放標準值。該專 利先干法脫硫，再脫硝，通過濾袋截留顆粒物，煙氣中殘留的干法脫硫劑堿性物質進入脫 硝段，會造成脫硝催化劑中毒，同時存在脫硝溫度低，反應速度慢，催化劑用量多，投資高， 氨逃逸率高的問題。
[0019] 201410119747. 9,名稱為"一種焦爐煙道廢氣余熱利用與凈化的方法"的實用新 型專利，其具體操作步驟如下：1)煙道廢氣先經過廢氣余熱回收單元，煙道廢氣的余熱被 回收，溫度降低到l〇〇°C ~150°C，隨后進入低溫SCR脫硫脫硝單元中，煙氣中的S02被焦炭 吸附脫除，經過脫硫的煙氣與氨氣混合，以焦炭為SCR法的催化劑，發生脫硝還原反應，完 成NOx的脫除；2)低溫SCR脫硫脫硝單元中的焦炭供給來自于由提升機和水平刮板輸送機 組成的焦炭供給單元，脫硝還原反應后的焦炭排出至焦炭貯罐中，定時由外排車輛外送；3) 低溫SCR脫硫脫硝單元排出的煙氣經煙氣終凈化單元除塵凈化后送至煙囪，實現煙道廢氣 的達標排放。該專利采用活性焦/活性炭脫硝效率低，體積龐大，活性焦/活性炭再生量大， 產生的高濃度S0 2煙氣需要進一步處理，再生需要達到400°C，需要消耗大量的能量（電或煤 氣、燃油等)，能耗高。
[0020] 201410785779. 2,名稱為"一種焦爐煙道廢氣脫硫脫硝工藝"的實用新型專利，公 開了一種焦爐煙道廢氣脫硫脫硝工藝，將焦爐加熱所使用的焦爐煤氣先采用脫硫塔與吸附 塔串聯的干法脫硫工藝脫除含硫化合物和雜質，得到凈化后的焦爐煤氣在焦爐內燃燒產生 的焦爐煙道廢氣在低溫SCR脫硝催化劑的作用下，通過SCR反應脫除煙道廢氣中的氮氧化 物后則經過熱管余熱循環鍋爐回收熱量后排放。該專利在焦爐發生大量竄漏的情況下，排 放的焦爐煙道廢氣中的SO』#達不到《煉焦化學工業污