国内焦化企业烟气脱硫脱硝技术现状分析

2019-08-09  来自: 武汉森源蓝天环境科技工程有限公司 浏览次数:191

近年来,随着氮氧化物、硫化物排放污染的日趋严重,国家工艺技术路线及其优缺点进行分析,为相关技术

目前,、干法脱硫和吸附催化氧化三大类。

1.1湿法脱硫(WFGD)技术

采用液体吸收剂洗涤烟气脱除SO2的方法,称为湿法脱硫。根据吸收剂的不同,常见的湿法脱硫技术分为氨法、石灰/石灰石-石膏法、氧化镁法、柠檬酸钠法、海水脱硫法、磷铵肥法、双碱法等。湿法脱硫具有设备简单、易操作、脱硫效率高等优点,但其脱硫过程的反应温度低于露点,后续管道和设备腐蚀问题严重。

1.1.1湿式氨法脱硫技术

该技术是利用二氧化硫SO2与氨NH3在常温下反应,生成亚硫酸铵(NH4)2SO3,然后氧化生成硫酸铵(NH4)2SO4的原理,对烟气中的二氧化硫进行治理。湿式氨法脱硫技术反应原理为:

(a)吸收反应过程:

(1)(NH4)OH+SO2=(NH4)HSO3;

(2)2(NH4)OH+SO2=(NH4)2SO3+H2O;

(3)(NH4)2SO3+SO2+H2O=2NH4HSO3

吸收反应过程中,产生的酸式盐(NH4)HSO3对二氧化硫SO2不具备吸收能力,反应(3)为湿式氨法脱硫反应过程中真正的吸收反应过程。(1)反应发生通入氨量较少的情况下;(2)反应发生在通入氨量较多的情况下。随着吸收过程的进行,吸收液中的SO2量增多,吸收能力下降,需要向吸收液中补充氨,使部分酸式盐(NH4)HSO3转变为(NH4)2SO3,以保持吸收液的吸收能力。

(b)吸收液转换反应过程:(NH4)HSO3+NH4OH=(NH4)2SO3+H2O

(c)副产物氧化反应过程:(NH4)2SO3+12O2=(NH4)2SO4

因此,湿式氨法脱硫技术是利用(NH4)2SO3-(NH4)HSO3溶液不断循环转换的过程来吸收烟气中的SO2,吸收过程中补充的氨并不是主要用来直接吸收SO2,而是使(NH4)2SO3在吸收液中维持浓度比例,以保持吸收能力。

湿式氨法脱硫具有如下优特点:(1)脱硫效率高,可以满足技术,通过利用活性炭孔隙的吸附作用,吸附富集烟气中的SO2;饱和后通过加热解析出高浓度SO2气体,实现活性炭再生;解析出的高浓度SO2气体用于制备硫酸或进一步生产液态SO2。反应原理为如下:

焦化企业

新型催化法烟气脱硫技术通过在载体上负载活性催化成分制备成催化剂,采用新型低温催化剂,在80℃~200℃的烟气排放温度条件下,将烟气中的SO2、H2O、O2选择性吸附在催化剂的微孔中,通过活性组分催化作用反应生成H2SO4,实现二氧化硫脱除同时回收硫资源,无二次污染。催化剂在脱硫过程中不消耗,不需持续添加脱硫剂。

新型催化法烟气脱硫技术与传统炭法比较,催化法脱硫能耗少;变废为宝,将烟气中废物二氧化硫转化为稀硫酸。

不过,此方法催化剂一次投资较大;制备稀硫酸,回用硫胺工段涉及水平衡问题;脱硫效果稳定性较差;反应温度需要较为苛刻,装置后温度较低,不利于烟囱热备。

2目前国内常见的焦炉烟气一体化技术

焦炉烟气相比电厂、垃圾处理厂等工厂企业,具有焦炉烟气温度相对较低(一般在200℃~300℃)、焦炉烟气成分复杂(除含有H2O、CO2、N2、O2、SO2、NOX、粉尘颗粒物等组分外,还含有浓度的H2S、NH3、CH4、H2、CO、苯系物、焦油、游离碳等组分、含硫不高(200mg/Nm3~500mg/Nm3)等特点,同时,焦炉原烟囱必须始终处于热备状态,形成烟囱吸力,以保证焦炉燃烧系统空气、废气的流通。目前,国内已有的焦炉脱硝一体化技术主要有以下几种。

3.1升温+SCR脱硝+(余热回收+)+湿式电除尘+加热空气热备

焦化企业


图2为升温+SCR脱硝+(余热回收+)湿法脱硫+湿式电除尘+加热空气热备。此类技术的优点是技术成熟,脱硫脱硝工程造价低。缺点要是能耗高、副产物价值低、有二次污染。造成能耗高的原因是烟气本身的热能在湿法脱硫过程中被大量浪费,进烟囱前还需加热回来,所以能耗很高。脱硝选用中温SCR技术,虽然一次性投资较低,但是由于是在适用范围的下限运行,如果NOx本身较高,又需要按特别排放限值控制,脱硝效率很难达到。而湿法脱硫的脱硫产物可能形成二次污染,脱硫后烟气排放也有形成白烟污染的风险。此类技术是目前应用较多的技术之一,由于技术成熟,用户使用起来操作风险较低。此类技术虽然一次性投资较低,但综合运行成本偏高,长期运行对企业成本控制十分不利。

其中仅烟气加热和加热空气热备的能源消耗成本就十分高昂,以本项目为例,先升温的温差约80℃,加热空气(所需气量一般不少于5~6万标方)用来热备烟囱温差约160℃,仅加热升温一项吨焦运行成本预计增加6元~10元。虽然脱硝后可以进行一部分余热回收,但总体还是有温差的,而且换热损失也会让温差的数据进一步加大。综合起来考虑,预计此类技术的投资成本不低于吨焦30元,运行成本吨焦12元~15元,且如果不进行余热利用会更高。此外,采用加热空气的方式采用烟囱热备,一旦出现停电的特殊情况,短时间(15s)内实现烟气的切换不保险。

3.2SCR脱硝+半干法脱硫+一体化技术

焦化企业

图5为脱硝技术。问题是烟气中热量的浪费严重,脱硫脱硝都有副产物需要处理,有白烟污染风险,且无法满足烟囱热备的要求,综合运行成本仍较高。综合预估投资成本吨焦>20元,投资成本吨焦15元~20元。

3.5干法脱硫脱硝一体化技术

焦化企业

图6为干法脱硫脱硝一体化技术。以活性炭(焦)技术为代表的干法脱硫脱硝一体化技术应该是对烟气中的热能利用多的技术,因此综合运行成本可能是低的。

此类技术既不会浪费烟气中的热能,也不会出现颗粒物增加的风险,还能满足烟囱热备的要求。但活性焦技术一次性投资较高,脱硫时再生所需能耗也较高,脱硝的效率有限,生的高浓度SO2气体也需要有合适的渠道处理。预估活性焦技术综合投资成本吨焦>35元,运行成本吨焦12元~15元。

结语

通过上述国内、脱硝技术以及焦炉烟气脱硫脱硝一体化技术的对比分析可以看出,焦炉烟气处理的难点在于脱硝,脱硝的难点在温度和硫干扰,所以脱硝之前需保证先脱硫以及脱硝温度。同时,由于焦炉原烟囱必须始终处于热备状态,形成烟囱吸力,以保证焦炉燃烧系统空气、废气的流通,所以为保证焦炉生产安全,焦炉烟气经过脱硫、脱硝之后必须回到焦炉原烟囱,再排放至大气,使焦炉烟囱始终处于热备状态。因此,焦化企业在选取焦炉烟气脱硫脱硝技术方案时,要依据企业焦炉烟道废气自身特点,既要考虑单独脱硫、脱硝、脱硫脱硝一体的烟气净化效果,还需兼顾工艺本身存在的温度、反应干扰等长期运行的稳定性,还需统筹不同方案的经济运行成本。同时,要重视根源治理,通过技术手段或工艺优化从根源降低二氧化硫及氮氧化物的排放,这样会有效地降低脱硫脱硝工艺运行成本。


文章来源:北极星大气网

关键词: 焦化企业   脱硫脱硝   技术分析     

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