張慶文，常治鐵，劉莉，郭普慶，孫大鵬
（鞍鋼集團工程技術有限公司，遼寧 鞍山 114021）
摘要： 研究了一種焦爐干熄焦預存段放散煙氣處理技術，通過將經(jīng)過防爆袋式除塵器過濾后的干熄焦預存段放散煙氣匯入焦爐煙道氣脫硫脫硝系統(tǒng)進行處理， 實現(xiàn)了干熄焦預存段放散煙氣除塵脫硫凈化目的，同時采用安全聯(lián)鎖自動控制技術，以保證干熄焦爐系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和安全生產(chǎn)。 該技術應用后，干熄焦裝置煙氣 SO2 排放≤30 mg/Nm3、顆粒物排放≤15 mg/Nm3，完全滿足《煉焦化學工業(yè)污染物排放標準》GB16171-2012 要求。
關鍵詞： 干熄焦；預存段；放散煙氣；除塵脫硫；安全聯(lián)鎖
為防治污染，國家加大了對焦化行業(yè)污染的治理 力 度 ，《 煉焦化學工業(yè)污染物排放標準 》GB16171-2012 中明確規(guī)定，干熄焦煙氣（包括預存段放散煙氣）需凈化處理達標后排放。 干熄焦預存段放散煙氣具有煙氣溫度低、 煙氣量小、SO2 濃度及粉塵濃度高等特點。 目前，國內(nèi)干熄焦預存段放散煙氣凈化問題還沒有很好的解決方法。 由于干熄焦爐生產(chǎn)必須保持壓力穩(wěn)定， 且在事故狀態(tài)時干熄焦預存段放散煙氣要及時放散以確保安全，因此，在進行干熄焦預存段放散煙氣脫硫、除塵凈化的同時， 保證干熄焦預存段放散煙氣取氣口位置壓力平衡和事故狀態(tài)下及時放散， 成為了一項技術難題。
鞍鋼本部及朝陽鋼鐵現(xiàn)有焦爐 14 座 （其中6 m 焦爐 10 座，7 m 焦爐 4 座），7 套干熄焦裝置，干熄焦放散煙氣與干熄爐環(huán)境除塵共用一套除塵系統(tǒng)。 干熄焦爐生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生含粉塵、SO2 等有害物質的廢氣，造成排放煙氣中 SO2 超標。 針對此問題，鞍鋼集團工程技術有限公司進行了干熄焦預存段放散煙氣除塵脫硫技術研究，提出了干熄焦預存段放散煙氣凈化技術和安全連鎖自動控制技術，并先后應用于鞍鋼 7 套干熄焦裝置，應用后效果良好。 本文對此項技術和應用情況進行了介紹。
1 干熄焦預存段放散煙氣處理技術
1.1 干熄焦預存段放散煙氣凈化技術
1.1.1 技術方法
由于干熄焦預存段放散煙氣溫度較低， 沒有達到 SDS 干法脫硫溫度要求， 因此研究了一種將經(jīng)過防爆袋式除塵器過濾后的干熄焦預存段放散煙氣匯入焦爐煙道氣脫硫脫硝系統(tǒng)進行凈化的方法， 通過將干熄焦預存段放散煙氣與焦爐煙道氣混合后進行脫硫處理， 解決了干熄焦預存段放散煙氣煙溫低等問題，滿足了脫硫所需的溫度要求。
同時，為了便于副產(chǎn)物綜合利用，設置相對獨立的干熄焦預存段放散煙氣除塵系統(tǒng)， 包括防爆袋式除塵器和干熄焦預存段放散煙氣除塵系統(tǒng)變頻增壓風機等。 由于干熄焦預存段放散煙氣中所含焦粉為易燃易爆物，因此設置防爆袋式除塵器。
干熄焦預存段放散煙氣經(jīng)過防爆袋式除塵器脫除焦粉后， 再匯入焦爐煙道氣脫硫脫硝系統(tǒng)進行凈化， 使干熄焦預存段放散煙氣除塵凈化收集的焦粉和脫硫副產(chǎn)物分別收集、利用。
1.1.2 技術原理
SDS 干法脫硫噴射技術是通過高效的 SDS 干法脫硫噴射裝置將高效脫硫劑 （粒徑 20～30 μm）均勻噴射到焦爐煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)入口煙道內(nèi)，脫硫劑在焦爐煙道內(nèi)被熱激活， 比表面積迅速增大， 脫硫劑與煙氣中酸性物質充分接觸， 發(fā)生物理、化學反應，煙氣中的 SO2 等酸性物質被吸收凈化。 SDS 干法脫硫完成的主要化學反應如下：
2NaHCO3 +SO2+1/2O2→Na2SO4 +2CO2+H2O （1）
NaHCO3+HCl→NaCl+CO2+H2O （2）
2NaHCO3 +SO3→Na2SO4 +2CO2+H2O （3）
NaHCO3+HF→NaF+CO2+H2O （4）
1.1.3 工藝流程
根據(jù)干熄焦預存段放散煙氣特點， 確定以下工藝路線：干熄焦預存段放散煙氣取氣后，煙氣通過閥門切換，關快切閥，開氣動調(diào)節(jié)閥，將煙氣引入干熄焦預存段放散煙氣除塵管道， 進入防爆袋式除塵器進行煙塵凈化， 過濾去除煙氣中的顆粒物（焦粉），收集的焦粉顆粒物經(jīng)吸排車吸出后，回收利用； 凈化后的煙氣由變頻增壓風機抽引送至焦爐煙氣管道， 與焦爐煙道氣一起進行脫硫脫硝除塵凈化處理。 具體工藝流程如圖 1 所示。
1.2 安全連鎖自動控制技術
1.2.1 干熄爐與干熄焦預存段放散煙氣凈化系統(tǒng)的安全聯(lián)鎖
為保證干熄焦預存段放散煙氣除塵系統(tǒng)的安全生產(chǎn)，設置了兩級聯(lián)鎖，分別為干熄爐系統(tǒng)循環(huán)風機與干熄焦預存段放散煙氣除塵系統(tǒng)變頻增壓風機之間的安全聯(lián)鎖； 干熄焦系統(tǒng)預存段放散煙氣中的 H2、CO 濃度值與干熄焦預存段放散煙氣除塵系統(tǒng)變頻增壓風機之間的安全聯(lián)鎖。 具體運行方式如下：
（1） 當干熄爐系統(tǒng)循環(huán)風機停運時，干熄焦預存段放散煙氣除塵系統(tǒng)變頻增壓風機停止運行。
（2） 對于 6 m 焦爐， 當干熄焦系統(tǒng)預存段放散煙氣中的 H2 濃度＞8%或 CO 濃度＞15%時，干熄焦預存段放散煙氣除塵系統(tǒng)變頻增壓風機均停止運行；對于 7 m 焦爐，當干熄焦系統(tǒng)預存段放散煙氣中的 H2 濃度＞7%或 CO 濃度＞13%時，干熄焦預存段放散煙氣除塵系統(tǒng) 變頻增壓風機均停止運行。
1.2.2 干熄焦預存段放散煙氣凈化系統(tǒng)與焦爐煙道氣脫硫脫硝系統(tǒng)的安全聯(lián)鎖
在焦爐脫硫脫硝系統(tǒng)風機與干熄焦預存段放散煙氣除塵系統(tǒng)變頻增壓風機之間設置安全聯(lián)鎖以保證整個系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。 在干熄焦除塵凈化后、煙氣匯入焦爐煙道氣脫硫脫硝系統(tǒng)前，設電動切斷閥， 通過電動切斷閥可切斷兩系統(tǒng)間的聯(lián)系， 使干熄焦除塵系統(tǒng)成為相對獨立的除塵系統(tǒng)，這樣既便于干熄焦系統(tǒng)壓力調(diào)節(jié)和檢修（可與干熄焦爐同步檢修），又不影響焦爐煙道氣脫硫脫硝系統(tǒng)運行。
2 干熄焦預存段放散煙氣處理技術應用
2018 年 5 月開始， 先后在鞍山本部和朝陽鋼鐵 14 座焦爐和 7 套干熄焦裝置采用此技術進行煙氣脫硫脫硝處理， 應用后各干熄焦裝置的外排指標均達到了國家標準要求， 實現(xiàn)了煙氣的達標排放，且未對焦爐及干熄焦爐正常生產(chǎn)產(chǎn)生影響。
下面以鞍鋼本部二煉焦 7#焦爐為例， 介紹干熄焦預存段放散煙氣處理技術的應用效果。
鞍鋼本部二煉焦 7#焦爐未處理的干熄焦預存段放散煙氣參數(shù)條件如表 1 所示。 干熄焦預存段放散煙氣外排標準（包括干熄焦循環(huán)煙氣）如表 2所示。 從表 1、2 中可見，煙氣中的 SO2 及顆粒物濃度嚴重超標，必須進行治理。
干熄焦預存段放散煙氣處理技術于 2018 年5 月開始應用于鞍鋼本部二煉焦 7# 焦 爐 干 熄 焦預存段放散煙氣凈化。 2018 年 5~12 月 7# 焦爐煙囪實際運行排放指標情況如表 3 所示。 由于將干熄焦預存段放散煙氣并入焦爐煙氣凈化系統(tǒng)中與焦爐煙氣一并處理， 并通過焦爐煙囪排放，因此，干熄焦預存段放散煙氣處理后的排放標準執(zhí)行焦爐煙道氣外排標準，原干熄焦環(huán)境除塵器煙囪執(zhí)行干熄焦煙氣相應排放標準。 經(jīng)過脫硫脫硝處理后，焦爐煙道氣外排需要達到的國家標準如表 4 所示。
結合表 2、3 和 4 可以看出， 將干熄焦預存段放散煙氣并入焦爐煙道氣脫硫脫硝系統(tǒng)后， 達到了焦爐煙囪特別排放限值要求 （表 4 中的考核標準），且優(yōu)于干熄焦煙氣特別排放限值（表 2 中的考核標準），同時由于切出干熄焦放散煙氣，原干熄爐環(huán)境除塵煙囪 SO2 排放也滿足國家排放標準要求，大大減少了對環(huán)境的污染。 結合現(xiàn)場實際生產(chǎn)情況發(fā)現(xiàn)， 此項技術的應用并未對焦爐及干熄焦爐正常生產(chǎn)產(chǎn)生影響， 實現(xiàn)了干熄焦系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和安全生產(chǎn)。
3 結論
（1） 鞍鋼集團工程技術有限公司通過進行干熄焦預存段放散煙氣除塵脫硫技術研究， 提出了干熄焦預存段放散煙氣凈化技術和安全連鎖自動控制技術， 其中安全連鎖自動控制技術包括干熄爐與干熄焦預存段放散煙氣凈化系統(tǒng)的安全 聯(lián)鎖、 干熄焦預存段放散煙氣凈化系統(tǒng)與焦爐煙道氣脫硫脫硝系統(tǒng)的安全聯(lián)鎖。
（2） 干熄焦預存段放散煙氣處理技術推廣應用于鞍山鋼鐵和朝陽鋼鐵 14 座焦爐和 7 座干熄焦裝置煙氣脫硫脫硝處理后，干熄焦裝置煙氣排放指標均能滿足《煉焦化學工業(yè)污染物排放標準》中的特別排放限值要求，并達到超低排放標準，即SO2 排放≤30 mg/Nm3、NOX 排放≤50 mg/Nm3、顆粒物排放≤10 mg/Nm3。 實現(xiàn)了煙氣的達標排放，且未對焦爐及干熄焦爐正常生產(chǎn)產(chǎn)生影響，實現(xiàn)了干熄焦系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和安全生產(chǎn)。