林廣成，趙紅超，杜再旺，谷　毅

（河鋼唐鋼，河北　唐山　063000）

摘要：介紹了焦?fàn)t煙氣中SO₂的產(chǎn)生機(jī)理及SO₂危害，從Na₂CO₃干法脫硫技術(shù)的原理、工藝流程及技術(shù)特點(diǎn)等方面分析介紹唐鋼美錦（唐山）煤化工有限公司“Na₂CO₃干法脫硫＋除塵＋低溫SCR脫硝”系統(tǒng)中對(duì)焦?fàn)t煙氣干法脫硫技術(shù)的應(yīng)用，并根據(jù)國(guó)家頒布的《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GBl6171-2012）要求，確保了SO₂排放達(dá)標(biāo)。

關(guān)鍵詞：干法脫硫；焦?fàn)t煙氣；SO₂；工藝流程；工藝特點(diǎn)

１　引言

2012年6月，國(guó)家頒布了《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GBl6171-2012），明確規(guī)定現(xiàn)有焦化企業(yè)2015年1月1日后焦?fàn)t煙道氣中污染物的排放限值、特別限值，地區(qū)更是提出了更為嚴(yán)格的要求，為了達(dá)到特別限值地區(qū)排放標(biāo)準(zhǔn)，焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)采用“Na₂CO₃干法脫硫＋ 除塵＋ 低溫SCR 脫硝”工藝技術(shù)方案。

2　焦?fàn)t煙氣中SO₂的危害與產(chǎn)生機(jī)理

SO₂和NO_XPM2.5的前驅(qū)體，由其轉(zhuǎn)變而來(lái)的PM2.5占到空氣中PM2.5總量的40％以上，同時(shí)SO₂會(huì)對(duì)環(huán)境造成相當(dāng)嚴(yán)重的污染，它排放到高空以后形成酸雨，降落到地面以后不僅侵蝕建筑物，還會(huì)對(duì)植物、動(dòng)物、人類造成危害，污染環(huán)境。

焦?fàn)t煙道氣中SO₂源自入爐配合煤中的全硫，配合煤中的全硫在現(xiàn)代常規(guī)焦?fàn)t中有30％～35％進(jìn)入產(chǎn)生的荒煤氣中。進(jìn)入荒煤氣中的硫主要以硫化氫（無(wú)機(jī)硫）的形態(tài)存在，而有機(jī)硫含量大約是無(wú)機(jī)硫的5％～10％。焦?fàn)t爐體竄漏導(dǎo)致荒煤氣進(jìn)入燃燒室，荒煤氣中的硫化物燃燒生成的SO₂是又一主要來(lái)源。荒煤氣從炭化室經(jīng)爐墻縫隙竄漏至燃燒室，即使僅有少量荒煤氣竄漏，也會(huì)對(duì)焦?fàn)t煙道氣SO₂濃度構(gòu)成嚴(yán)重影響。根據(jù)測(cè)算，來(lái)自荒煤氣中的硫化物竄漏至燃燒系統(tǒng)的SO₂約占55％～65％。

3　Na₂CO₃干法脫硫技術(shù)方案

脫硫系統(tǒng)主要包括干法脫硫塔、旋轉(zhuǎn)霧化器、脫硫溶液制備系統(tǒng)、脫硫灰輸送系統(tǒng)。

3.1　干法脫硫原理

煙氣在脫硫塔塔內(nèi)與被霧化的碳酸鈉漿液接觸，發(fā)生物理、化學(xué)反應(yīng)，氣體中的SO₂被吸收凈化。

主要化學(xué)反應(yīng)：

SO₂被霧滴吸收：

SO₂＋ Na₂CO₃→Na₂CO₃＋CO₂

2Na₂CO₃＋ O₂→2Na₂SO₄

碳酸鈉漿液經(jīng)霧化器霧化成50μm 的霧滴，與脫硫塔內(nèi)煙氣接觸迅速完成吸收SO₂的反應(yīng)，在低溫下具有極高的效率脫除SO₂。由于噴入塔內(nèi)的碳酸鈉漿液是極細(xì)的霧滴，完成反應(yīng)后的脫硫產(chǎn)物也為極細(xì)的顆粒，因此，完成反應(yīng)的同時(shí)也即迅速干燥。

3.2　干法脫硫工藝流程

干法脫硫塔為立式塔，脫硫塔結(jié)構(gòu)見圖1，從焦?fàn)t總煙道抽取的煙氣從塔的上部經(jīng)過(guò)煙氣分配器均勻分布后進(jìn)入脫硫塔，在脫硫塔中間部分脫硫反應(yīng)區(qū)充分反應(yīng)吸收SO₂等酸性氣體，然后從脫硫塔下部排出。

脫硫塔內(nèi)未反應(yīng)的Na₂CO₃干粉與反應(yīng)生成的Na₂CO₃、Na₂CO₃干粉大部分與煙氣一同從脫硫塔出口進(jìn)入除塵脫硝裝置。脫硫塔內(nèi)少量反應(yīng)生成的Na₂CO₃、Na₂SO₄及未反應(yīng)的Na₂CO₃顆粒物落入塔底的灰斗，通過(guò)卸料閥外排。

除塵脫硝一體化裝置收集的粉塵通過(guò)刮板機(jī)、斗提機(jī)送入循環(huán)粉塵倉(cāng)或外排粉塵倉(cāng)存貯，以便循環(huán)利用或外排。循環(huán)粉塵倉(cāng)中循環(huán)利用的脫硫灰通過(guò)一個(gè)計(jì)量螺旋輸送機(jī)輸送到脫硫溶液制備系統(tǒng)進(jìn)行再配液。

　脫硫溶液制備系統(tǒng)主要由脫硫劑貯倉(cāng)、脫硫灰循環(huán)貯倉(cāng)、計(jì)量螺旋輸送機(jī)、供液罐、循環(huán)溶液罐及供液泵、溶液頂罐等組成。工藝流程圖見圖2。

3.3　干法脫硫技術(shù)特點(diǎn)

在煙氣溫度低時(shí)，煙氣中的部分SO₂會(huì)在催化劑的作用下轉(zhuǎn)變?yōu)镾O₃，進(jìn)而與NH₃反應(yīng)生成黏稠的硫酸氫銨，粘附在催化劑表面，減少煙氣與催化劑的有效接觸面積，降低脫硝催化劑脫硝效率，干法脫硫設(shè)置在脫硝之前，保證中低溫下的脫硝效率。

將煙氣中的SO₂含量脫除至30mg／m³ 以下，保證后續(xù)的高效脫硝。整個(gè)系統(tǒng)為干工況運(yùn)行。系統(tǒng)內(nèi)煙氣在高于煙氣露點(diǎn)溫度的工況下運(yùn)行，不存在結(jié)露腐蝕的危險(xiǎn)，無(wú)須做特殊內(nèi)防腐處理。

脫硫塔設(shè)有溶液頂罐及旋轉(zhuǎn)霧化器，Na₂CO₃漿液根據(jù)煙氣SO₂濃度由溶液泵定量送入置于脫硫塔頂部的溶液頂罐，頂罐內(nèi)的溶液自流入脫硫塔頂部霧化器，溶液經(jīng)霧化器霧化成50μm 的霧滴，與脫硫塔內(nèi)煙氣接觸迅速完成吸收SO₂等酸性氣體的作用。

由于Na₂CO₃漿液為極細(xì)小的霧滴，增大了脫硫劑與SO₂接觸的比表面積，反應(yīng)極其迅速且有極高的脫除SO₂效率。由于噴入塔內(nèi)的Na₂CO₃漿液是極細(xì)的霧滴，在高溫條件下，脫硫漿液遇熱蒸發(fā)，完成反應(yīng)后的脫硫產(chǎn)物也為極細(xì)的顆粒。旋轉(zhuǎn)霧化器將Na₂CO₃漿液霧化為粒徑為50μm的霧滴，大大增加了漿液與煙氣接觸面積，提高吸收效率。旋轉(zhuǎn)霧化器具有極寬的給料分配調(diào)節(jié)范圍，可根據(jù)工況波動(dòng)情況調(diào)節(jié)噴霧能力，達(dá)到減小脫硫劑原料消耗的目的。此外旋轉(zhuǎn)霧化器具有低維護(hù)、防磨損，使用壽命長(zhǎng)、維修簡(jiǎn)單等特點(diǎn)。