林廣成，趙紅超，杜再旺，谷　毅

（河鋼唐鋼，河北　唐山　063000）

摘要：介紹了焦爐煙氣中SO₂的產生機理及SO₂危害，從Na₂CO₃干法脫硫技術的原理、工藝流程及技術特點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”系統中對焦爐煙氣干法脫硫技術的應用，并根據國家頒布的《煉焦化學工業污染物排放標準》（GBl6171-2012）要求，確保了SO₂排放達標。

關鍵詞：干法脫硫；焦爐煙氣；SO₂；工藝流程；工藝特點

１　引言

2012年6月，國家頒布了《煉焦化學工業污染物排放標準》（GBl6171-2012），明確規定現有焦化企業2015年1月1日后焦爐煙道氣中污染物的排放限值、特別限值，地區更是提出了更為嚴格的要求，為了達到特別限值地區排放標準，焦爐煙氣脫硫脫硝系統采用“Na₂CO₃干法脫硫＋ 除塵＋ 低溫SCR 脫硝”工藝技術方案。

2　焦爐煙氣中SO₂的危害與產生機理

SO₂和NO_XPM2.5的前驅體，由其轉變而來的PM2.5占到空氣中PM2.5總量的40％以上，同時SO₂會對環境造成相當嚴重的污染，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，還會對植物、動物、人類造成危害，污染環境。

焦爐煙道氣中SO₂源自入爐配合煤中的全硫，配合煤中的全硫在現代常規焦爐中有30％～35％進入產生的荒煤氣中。進入荒煤氣中的硫主要以硫化氫（無機硫）的形態存在，而有機硫含量大約是無機硫的5％～10％。焦爐爐體竄漏導致荒煤氣進入燃燒室，荒煤氣中的硫化物燃燒生成的SO₂是又一主要來源。荒煤氣從炭化室經爐墻縫隙竄漏至燃燒室，即使僅有少量荒煤氣竄漏，也會對焦爐煙道氣SO₂濃度構成嚴重影響。根據測算，來自荒煤氣中的硫化物竄漏至燃燒系統的SO₂約占55％～65％。

3　Na₂CO₃干法脫硫技術方案

脫硫系統主要包括干法脫硫塔、旋轉霧化器、脫硫溶液制備系統、脫硫灰輸送系統。

3.1　干法脫硫原理

煙氣在脫硫塔塔內與被霧化的碳酸鈉漿液接觸，發生物理、化學反應，氣體中的SO₂被吸收凈化。

主要化學反應：

SO₂被霧滴吸收：

SO₂＋ Na₂CO₃→Na₂CO₃＋CO₂

2Na₂CO₃＋ O₂→2Na₂SO₄

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

3.2　干法脫硫工藝流程

干法脫硫塔為立式塔，脫硫塔結構見圖1，從焦爐總煙道抽取的煙氣從塔的上部經過煙氣分配器均勻分布后進入脫硫塔，在脫硫塔中間部分脫硫反應區充分反應吸收SO₂等酸性氣體，然后從脫硫塔下部排出。

脫硫塔內未反應的Na₂CO₃干粉與反應生成的Na₂CO₃、Na₂CO₃干粉大部分與煙氣一同從脫硫塔出口進入除塵脫硝裝置。脫硫塔內少量反應生成的Na₂CO₃、Na₂SO₄及未反應的Na₂CO₃顆粒物落入塔底的灰斗，通過卸料閥外排。

除塵脫硝一體化裝置收集的粉塵通過刮板機、斗提機送入循環粉塵倉或外排粉塵倉存貯，以便循環利用或外排。循環粉塵倉中循環利用的脫硫灰通過一個計量螺旋輸送機輸送到脫硫溶液制備系統進行再配液。

　脫硫溶液制備系統主要由脫硫劑貯倉、脫硫灰循環貯倉、計量螺旋輸送機、供液罐、循環溶液罐及供液泵、溶液頂罐等組成。工藝流程圖見圖2。

3.3　干法脫硫技術特點

在煙氣溫度低時，煙氣中的部分SO₂會在催化劑的作用下轉變為SO₃，進而與NH₃反應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，保證后續的高效脫硝。整個系統為干工況運行。系統內煙氣在高于煙氣露點溫度的工況下運行，不存在結露腐蝕的危險，無須做特殊內防腐處理。

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

由于Na₂CO₃漿液為極細小的霧滴，增大了脫硫劑與SO₂接觸的比表面積，反應極其迅速且有極高的脫除SO₂效率。由于噴入塔內的Na₂CO₃漿液是極細的霧滴，在高溫條件下，脫硫漿液遇熱蒸發，完成反應后的脫硫產物也為極細的顆粒。旋轉霧化器將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。旋轉霧化器具有極寬的給料分配調節范圍，可根據工況波動情況調節噴霧能力，達到減小脫硫劑原料消耗的目的。此外旋轉霧化器具有低維護、防磨損，使用壽命長、維修簡單等特點。