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焦?fàn)t煙氣分析
焦化行業(yè)是僅次于火力發(fā)電的第二用煤大戶,燃煤煙氣中的二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NOx)是影響大氣質(zhì)量的主要污染物。目前,許多焦化企業(yè)尚未實現(xiàn)焦?fàn)t煙氣SO2和NOx排放的有效治理。
焦?fàn)t因其生產(chǎn)工藝的特殊性,煙囪排放的熱煙氣中含二氧化硫、氮氧化物、粉塵,氮氧化物含量較高,煙氣需進(jìn)行脫硫脫硝除塵處理后方可滿足排放要求。煙氣中NOx主要是在煤氣高溫燃燒條件下產(chǎn)生的,焦?fàn)t煤氣含50%以上的氫氣,燃燒速度快,火焰溫度高達(dá)1700-1900℃,煤氣中氮氣與氧氣在1300℃左右會發(fā)生激烈的氧化反應(yīng),生成NOx。
真正能達(dá)到《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物超低排放標(biāo)準(zhǔn)》的企業(yè)僅是少數(shù)企業(yè),焦化行業(yè)煙氣污染問題依然十分嚴(yán)重,煙氣治理道路依舊任重道遠(yuǎn)。
廢氣的特點
焦?fàn)t煙氣具有以下特點:
1. 焦?fàn)t因其生產(chǎn)工藝的特殊性,煙氣中NOx主要是在煤氣高溫燃燒條件下產(chǎn)生的,焦?fàn)t煤氣含50%以上的氫氣,燃燒速度快,火焰溫度高達(dá)1700℃~1900℃,煤氣中氮氣與氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)生成NOx,濃度一般為600mg/m3~1500mg/m3,有的甚至高達(dá)1800mg/m3。
2. 焦?fàn)t煙氣溫度較低。多數(shù)焦化企業(yè)為200℃~250℃,個別低至180℃、高至280℃;硝工藝催化劑起活所要求的反應(yīng)溫度。因此,若采用濕法脫硫技術(shù),還需要對煙囪進(jìn)行熱備。
3. 焦?fàn)t煙氣中SO2含量一般在50-1000mg/Nm3。獨立焦化企業(yè)焦?fàn)t煙道氣中SO2值普遍偏高,在180℃至230℃溫度區(qū)間內(nèi),SO2易轉(zhuǎn)化為硫酸銨,造成管道堵塞和設(shè)備腐蝕,從而降低脫硫脫硝效率。
4. 焦?fàn)t煙氣中含有焦油物質(zhì),由于脫硫脫硝系統(tǒng)進(jìn)口溫度較低(小于180℃,已經(jīng)達(dá)到焦油凝結(jié)溫度約260℃),此時焦?fàn)t煙道氣中的氣態(tài)焦油凝結(jié)成粘稠狀物質(zhì),容易堵塞催化劑,造成系統(tǒng)阻力增加、脫硫效率降低。
5. 煙氣含水量較大,一般在12-18%。
設(shè)計原則
(1) 嚴(yán)格執(zhí)行國家、當(dāng)?shù)丨h(huán)境保護(hù)有關(guān)規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn),確保廢氣用科學(xué)合理的收集方式,在達(dá)到收集效果的前提下,盡量減少氣量:積極穩(wěn)妥地采用新技術(shù)、新設(shè)備,結(jié)合企業(yè)的現(xiàn)狀和管理水平采用可靠的污染治理工藝,力求運行穩(wěn)定、費用低、管理方便、維護(hù)容易,從而達(dá)到徹底消除廢氣污染、保護(hù)環(huán)境的目的。
(2) 處理設(shè)備與廠區(qū)全面規(guī)劃、合理布局;與廠區(qū)整體環(huán)境協(xié)調(diào)一致,包括系統(tǒng)設(shè)施及配套設(shè)備等;
(3) 確保廢氣處理達(dá)標(biāo)排放的前提下,合理降低工程投資及系統(tǒng)運行費用,同時整體工程投入運行后,取得較高的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益;
(4) 采用技術(shù)前沿,系統(tǒng)運行安全可靠,操作管理簡單的工藝,使先進(jìn)性和可靠性有機(jī)結(jié)合;
(5) 提高廢氣處理系統(tǒng)自動化水平,在經(jīng)濟(jì)合理的前提下提高自動化水平,力求運行管理方便,操作維護(hù)簡單,降低勞動強(qiáng)度;
(6) 保證廢氣處理主體設(shè)施及配套設(shè)備的使用率;
(7) 嚴(yán)格執(zhí)行有關(guān)設(shè)計規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn),加強(qiáng)消防設(shè)施,重視消防、安全工作,確保污染治理區(qū)的衛(wèi)生條件。
(8) 嚴(yán)格執(zhí)行國家有關(guān)設(shè)計規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn),重視消防、安全工作。
排放標(biāo)準(zhǔn)
煉焦化學(xué)工業(yè)大氣污染物超低排放標(biāo)準(zhǔn)(DB132863-2018)
解決方案及工藝流程
焦?fàn)t煙氣的脫硫技術(shù)現(xiàn)狀
煙氣中的SO2是弱酸性物質(zhì),與適當(dāng)?shù)膲A性物質(zhì)反應(yīng)可脫除煙氣中SO2。按照吸收劑的形態(tài),目前脫硫工藝一般可分為干法(半干法)和濕法。
干法脫硫:主要是采用粉末狀脫硫劑和催化脫硫劑,干法脫硫的優(yōu)勢是不產(chǎn)生廢水;
半干法脫硫:主要是采用碳酸鈉或石灰溶液作為脫硫劑,優(yōu)勢是不產(chǎn)生廢水,但會產(chǎn)生大量固廢脫硫渣,不太容易處理;
濕法脫硫:主要采用是氨法脫硫,氨法脫硫的主要問題是產(chǎn)生氨逃逸,且容易產(chǎn)生煙氣溶膠和煙氣拖尾現(xiàn)象。
干法(半干法)脫硫工藝特點
在干法和半干法煙道氣脫硫系統(tǒng)中,固體堿性吸收劑被噴入煙道氣流中,或通過讓煙氣穿過堿性吸收劑床的方式使其與煙道氣相接觸。無論哪種情況,煙氣中的SO2都是與固體堿性物質(zhì)反應(yīng),生成相應(yīng)的亞硫酸鹽和硫酸鹽。為了使這種反應(yīng)能夠進(jìn)行,固體堿性物質(zhì)必須是十分疏松或相當(dāng)細(xì)碎。在半干法煙道氣脫硫系統(tǒng)中,水被加入到煙道氣中,以在堿性物質(zhì)顆粒物表面形成一層液膜,SO2溶入液膜,加速了與固體堿性物質(zhì)的反應(yīng)。干法脫硫技術(shù)的脫硫吸收和產(chǎn)物處理均在干狀態(tài)下進(jìn)行,該法具有無污水廢酸排出、設(shè)備腐蝕程度較輕,煙氣在凈化過程中無明顯降溫、凈化后煙溫高、利于煙囪排氣擴(kuò)散等優(yōu)點,但存在脫硫效率低、脫硫劑利用率低、反應(yīng)速度較慢、設(shè)備龐大、反應(yīng)后煙氣含塵量大需要增加除塵裝置等問題。
濕法脫硫工藝特點
世界各國的濕法煙氣脫硫工藝流程、形式和機(jī)理大同小異,主要是使用石灰石(CaCO3)、石灰(CaO)或碳酸鈉(Na2CO3)等漿液作洗滌劑,在反應(yīng)塔中對煙氣進(jìn)行洗滌,從而除去煙氣中的SO2。這種工藝已有50年的歷史,經(jīng)過不斷地改進(jìn)和完善后,技術(shù)比較成熟,而且具有脫硫效率高(90%-98%),機(jī)組容量大,煤種適應(yīng)性強(qiáng),運行費用較低和副產(chǎn)品易回收等優(yōu)點。
石灰石(石灰)-石膏濕法煙氣脫硫工藝由于吸收劑價廉易得,在濕法脫硫領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。該工藝的特點是脫硫效率高(>95%)、吸收劑利用率高(>90%)、能適應(yīng)高濃度SO2煙氣條件。缺點是基建投資費用高、水消耗大、脫硫廢水具有腐蝕性,最主要的是原料石灰石需要采購,副產(chǎn)品亞硫酸鈣不好處理。
焦化廠一般可以采用氨法脫硫技術(shù)。氨法脫硫不但可以脫除煙氣中的SO2,生產(chǎn)出的硫酸銨和硫酸氫銨化肥產(chǎn)品還可以進(jìn)入焦化廠回收車間硫銨系統(tǒng)加以處理利用生成硫銨產(chǎn)品。同時該系統(tǒng)利用一定濃度的氨水作為脫硫劑,可以使用回收車間剩余氨水,減少回收車間蒸氨系統(tǒng)負(fù)荷,一舉三得。氨法脫硫采用液體吸收劑洗滌煙氣以除去SO2,所用設(shè)備比較簡單,操作容易,脫硫效率高。
氨法脫硫不是一體化技術(shù),不能同時進(jìn)行脫硝,需要單獨再建設(shè)脫硝系統(tǒng);副產(chǎn)品硫銨化肥品質(zhì)受氨水質(zhì)量影響,其純度難達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。所以氨法脫硫?qū)Π彼焚|(zhì)有一定要求,可以采用經(jīng)陶瓷膜過濾器過濾后的氨水;脫硫后煙氣溫度較低,排放易形成煙氣拖尾,需要加煙氣加熱裝置;硫銨鹽液塔內(nèi)結(jié)晶,易附著在塔壁或噴淋管道上,造成管路堵塞和嚴(yán)重腐蝕,設(shè)備選材要求高,腐蝕嚴(yán)重,需考慮防腐以及清洗裝置。
用戶應(yīng)針對自身實際情況選用不同的煙氣脫硫脫硝技術(shù),做到因地制宜。鼓勵用戶選擇煙氣同時脫硫脫硝技術(shù),降低投資費用。
工藝流程
項目案例及運行
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