焦化行业龙8app脱硝技术进展与建议

2018-04-07


本文分析了我国焦化行业SO2、NOxapp现状及网站物浓度的主要影响因素,对比了以氨法、石灰/石灰石法、双碱法、氧化镁法、喷雾干燥法、循环流化床法等为代表的国际龙8app技术,以低氮燃烧技术、低温选择性催化还原脱硝技术、氧化脱硝等为代表的国际龙8脱硝技术,以活性焦、液态催化氧化等为代表的国际龙8app脱硝一体化技术的官网原理、app脱硝效率及各自优缺点;总结了国际龙8app脱硝技术在官网路线选择、龙8app、次生网站等方面存在的问题。指出国际龙8网站官方需有效融合源头控制、低氮燃烧、末端净化3方面,并不断加强国际操作管理水平及新技术的应用。

燃煤龙8中的SO2和NOx所引起的酸雨、光化学烟雾和雾霾等环境网站已严重影响人类生存与发展。目前最有效且应用最广的燃煤龙8SO2和NOx网站官方措施是燃烧后龙8app脱硝技术。作为国内第二大用煤领域,我国煤炭焦化年耗原煤约10亿t,占全国煤炭消耗总量的1/3左右。当前,燃煤发电领域气app脱硝技术发展及应用相对成熟,大部分煤电企业SO2和NOxapp已达超净标12017年第6期洁净煤技术第23卷准;但作为传统煤化工行业,我国焦化领域发展相对粗放,网站物官方措施更是在近年来不断严苛的官方政策下迫以实行,多数焦化企业尚未实现国际龙8SO2和NOxapp有效防控,与GB16171—2012《炼焦化学工业网站物app标准》中的规定有一定差距。由于国际龙8与燃煤电厂龙8在龙8温度、SO2和NOx含量等方面均存在差异,故二者的app脱硝官方技术路线不能完全等同。研究与实践表明,我国国际龙8app脱硝技术在官网路线选取、关键催化剂国产化、系统稳定运行等方面存在一定问题,严重制约了焦化行业网站物达标app。

1  焦化行业SO2及NOxapp现状

据统计,2015年全国SO2app总量为1859.1万t、NOxapp总量为1851.8万t。煤炭焦化是工业用煤领域主要网站源之一,国际龙8是焦化企业中最主要的龙8网站源,约60%的SO2及90%的NOx来源于此。国际龙8中SO2浓度与燃料种类、燃料中硫元素形态、燃料氧含量、国际炭化室串漏程度等密切相关;NOx浓度则与燃烧温度、空气过剩系数、燃料气在高温火焰区停留时间等密切相关。以国际煤气为主要燃料的官网,其龙8中的SO2直接app浓度为160mg/m3左右、NOx直接app浓度为600~900mg/m3(最高时可达1000mg/m3以上);以高炉煤气等低热值煤气(或混合煤气)为主要燃料的官网,其龙8中的SO2直接app浓度为40~150mg/m3、NOx直接app浓度为300~600mg/m3。可见,无论以国际煤气或高炉煤气为主要燃料的官网,如未经官方,其龙8中的SO2和NOx浓度均难以稳定达到标准限值app要求。

随着国家对环境保护的日益重视,我国焦化领域龙8达标app势在必行。2017年起,《排污许可证申请与核发技术规范-炼焦化学工业》将首次执行,该规范对焦化行业网站物app提出了更高要求。如前所述,国际龙8中SO2和NOx达标app的主要技术手段为末端app脱硝官方,故本文将对比分析我国国际龙8现行app脱硝技术官网原理、硫硝脱除效率及各自技术优缺点,总结国内国际龙8app脱硝技术应用存在的共性问题,以期为我国焦化行业app脱硝技术的选择与优化提供参考。

2  国际龙8app脱硝技术

目前,我国国际龙8常用的末端app脱硝的官方官网路线可分为单独app、单独脱硝、app脱硝一体化等3类。

2.1 app技术

根据app剂的类型及操作特点,龙8app技术通常可分为湿法、半干法和干法app。当前,国际龙8app领域应用较多的为以氨法、石灰/石灰石法、双碱法、氧化镁法等为代表的湿法app技术和以喷雾干燥法、循环流化床法等为代表的半干法app技术,而干法app技术的应用较为少见,故本文着重介绍湿法及半干法国际龙8app技术。

2.1.1 湿法app技术

1) 氨法

氨法app的原理是国际龙8中的SO2与氨龙8剂接触后,发生化学反应生成NH4HSO3和(NH4)2SO3,(NH4)2SO3将与SO2发生化学反应生成NH4HSO3;龙8过程中,不断补充氨使对SO2不具有龙8能力的NH4HSO3转化为(NH4)2SO3,从而利用(NH4)2SO3与NH4HSO3的不断转换来龙8龙8中的SO2;(NH4)2SO3经氧化、结晶、过滤、干燥后得到副产品硫酸铵,从而脱除SO2。

国际龙8氨法app效率可达95%~99%。龙8剂利用率高,app效率高,SO2资源化利用,官网流程结构简单,无废渣、龙8app是此法的主要优点;但该法仍存在系统需要防腐,氨逃逸、氨损,龙8剂价格昂贵、app成本高、不能去除重金属、二噁英等缺点。

2) 石灰/石灰石法

石灰/石灰石法app官网由于具有龙8剂资源丰富、成本低廉等优点而成为应用最多的一种龙8app技术。该官网主要应用氧化钙或碳酸钙浆液在湿式洗涤塔中龙8SO2,即龙8在龙8塔内与喷洒的龙8剂混合接触反应而生成CaSO3,CaSO3又与塔底部鼓入的空气发生氧化反应而生成石膏。国际龙8石灰/石灰石法app效率一般可达95%以上。石灰/石灰石法app的优点在于龙8剂利用率高,煤种适应性强,app副产物便于综合利用,技术成熟,运行可靠;而系统复杂、网站庞大、一次性投资大、耗水量大、易结垢堵塞,龙8携带浆液造成“石膏雨”、app废水处理难度大等是其主要不足。

3) 双碱法

双碱法,即在SO2龙8和龙8液处理过程中使用了不同类型的碱,其主要官网是先用碱金属钠盐清液作为龙8剂龙8SO2,生成Na2SO3盐类溶液,然后在反应池中用石灰(石灰石)和Na2SO3起化学反应,对龙8液进行再生,再生后的龙8液循环使用,SO2最终以石膏形式析出。双碱法国际龙8app效率可达90%以上。双碱法app系统一般不会产生沉淀物,且龙8塔不产生堵塞和磨损;但官网流程复杂,投资较大,运行费用高,龙8过程中产生的Na2SO4不易除去而降低石膏质量,龙8液再生困难等均是该技术需要解决的问题。

4) 氧化镁法

氧化镁法app是一种较成熟的技术,但由于氧化镁资源储量有限且分布不均,因此该法在世界范围内未得到广泛应用;而我国氧化镁资源丰富,有发展氧化镁app的独特条件。该官网是以氧化镁浆液作为龙8剂龙8SO2而生成MgSO3结晶,然后对MgSO3结晶进行分离、干燥及焙烧分解等处理后,MgSO3分解再生的氧化镁关注龙8系统循环使用,释放出的SO2富集气体可加工成硫酸或硫磺等产品。该法app效率可达95%以上。氧化镁法app技术成熟可靠、适用范围广,副产品回收价值高,不发生结垢、磨损、管路堵塞等现象;但该法官网流程复杂,能耗高,运行费用高,规模化应用受到氧化镁来源限制且废水中Mg2+处理困难。

2.1.2 半干法app技术

1) 喷雾干燥法

喷雾干燥法app是利用机械或气流的力量将龙8剂分散成极细小的雾状液滴,雾状液滴与龙8形成较大的接触表面积,在气液两相之间发生的一种热量交换、质量传递和化学反应的app方法。该法所用龙8剂一般是碱液、石灰乳、石灰石浆液等,目前绝大多数装置都使用石灰乳作为龙8剂。一般情况下,喷雾干燥法国际龙8app效可达85%左右。其优点在于app是在气、液、固三相状态下进行,官网网站简单,生成物为干态易处理的CaSO4、CaSO3,没有严重的网站腐蚀和堵塞情况,耗水也比较少;缺点是自动化要求比较高,龙8剂的用量难以控制,龙8效率有待提高。所以,选择开发合理的龙8剂是喷雾干燥法app面临的新难题。

2) 循环流化床法

该法以循环流化床原理为基础,通过对龙8剂的多次循环延长龙8剂与龙8的接触时间,通过床层的湍流加强龙8剂对SO2的龙8,从而极大地提高了龙8剂的利用率和app效率。该法的优点在于龙8塔及其下游网站不会产生黏结、堵塞和腐蚀等现象,app效率高,运行费用低,app副产物app少等。但此法核心技术和关键网站依赖于进口,且造价昂贵,限制了其应用推广。因此因地制宜的研究开发具有自主知识产权,适合我国国情的循环流化床国际龙8app技术成为研究者关注的重点;此外,该法副产物中亚硫酸钙含量大于硫酸钙含量,并且为了达到高的app率而不得不在龙8露点附近操作,从而造成了龙8剂在反应器中的富集,这也是循环流化床app官网有待改进的方面。

2.2  脱硝技术

当前,国际龙8常用脱硝技术主要包括低氮燃烧技术、低温选择性催化还原(低温SCR)技术和氧化脱硝技术等3种。

1)  低氮燃烧技术

低氮燃烧技术是指基于NOx生成机理,以改变燃烧条件的方法来降低NOxapp,从而实现燃烧过程中对NOx生成量的控制。国际加热低氮燃烧技术主要包括龙8再循环、国际分段加热、实际燃烧温度控制等技术。龙8再循环是焦化领域目前应用较普遍的低氮燃烧技术,我国现有国际大部分采用该技术。研究实践表明:龙8再循环的适宜控制量32017年第6期洁净煤技术第23卷为10%~20%,若超过30%,则会降低燃烧效率;该方法的控硝效果最高可达25%。国际分段加热一般是用空气、煤气分段供给加热来降低燃烧强度,从而实现热力型氮氧化物生成量减少的效果。实际燃烧温度控制技术是我国自主研发的国际温度控制系统,该技术可优化国际加热制度,调整国际横排温度,降低国际操作火道温度,避免出现高温点,降低国际空气过剩系数,从而减少NOx生成。理论计算表明,国际若采用龙8再循环与分段加热技术组合,可实现NOxapp量低于500mg/m3以下的目标;若采用龙8再循环与实际燃烧温度控制技术组合,NOxapp可控制在600mg/m3左右。

2)  低温SCR脱硝

与火电厂龙8相比,国际龙8温度相对较低,一般为170~280℃;针对该特性,我国相关机构开发出低温SCR国际龙8脱硝技术,该技术的脱硝效率可达70%以上。低温SCR国际龙8脱硝官网是在一定温度的龙8中喷入氨或尿素等还原剂,混有还原剂的龙8流经专有催化剂反应器,在催化剂作用下,还原剂与龙8中的NOx发生还原反应而生成氮气和水,从而达到脱硝的效果。

低温SCR龙8脱硝技术是目前国际龙8脱硝技术中相对成熟和可靠的官网,脱硝效率较高且易于控制,运行安全可靠,不会对大气造成二次网站;催化剂是制约低温SCR脱硝技术发展的核心问题,降低催化剂进口依赖程度、防止催化剂中毒、解决废弃催化剂所产生的二次网站问题是低温SCR国际龙8脱硝技术应努力攻关的方向。

3)  氧化脱硝

氧化脱硝技术是利用强氧化剂将NO氧化成高价态的氮氧化物,然后利用碱液进行喷淋龙8的脱硝官网;目前,在国际龙8app脱硝措施中应用的氧化剂主要为臭氧和双氧水。该法网站占地面积小,能同时脱除汞等其他网站物;但该官网存在氧化剂消耗量大,运行费用高,能耗高,对网站材质要求高,易产生臭氧二次网站等问题。

2.3  app脱硝一体化技术

龙8app脱硝一体化技术在经济性、资源利用率等方面存在显著优势,成为近年来研究与利用的点。国际龙8app脱硝一体化技术主要集中于活性焦app脱硝一体化技术和液态催化氧化法app脱硝2种。

1)  活性焦app脱硝一体化技术

活性焦app脱硝一体化技术是利用活性焦的吸附特性和催化特性,同时脱除龙8中的SO2和NOx并回收硫资源的干法龙8处理技术。其app原理是基于SO2在活性焦表面的吸附和催化作用,龙8中的SO2在110~180℃下,与龙8中氧气、水蒸气发生反应生成硫酸吸附在活性焦孔隙内;脱硝原理是利用活性焦的催化特性,采用低温选择性催化还原反应,在龙8中配入少量NH3,促使NO发生选择性催化还原反应生成无害的N2直接app。

该法SO2和NOx脱除效率可达80%以上。不消耗官网水、多种网站物联合脱除、硫资源化回收、节省投资等是国际龙8活性焦法app脱硝技术的优点;而该官网路线也存在活性焦损耗大、喷射氨造成管道堵塞、app速率慢等缺点,一定程度上阻碍了其工业推广应用。

2)  液态催化氧化法app脱硝技术

液态催化氧化法(LCO)app脱硝技术是指氧化剂在有机催化剂的作用下,将龙8中的SO2和NOx持续氧化成硫酸和硝酸,随后与加入的碱性物质(如氨水等)发生反应而快速生成硫酸铵和硝酸铵。国际龙8液态催化氧化法SO2、NOx脱除效率可分别达到90%及70%以上。硫硝脱除效率高、不产生二次网站、烟温适应范围广等优势使国际龙8液态催化氧化法app脱硝技术具有较好的推广前景;但硫酸铵产品纯度、液氨的安全保障、有机催化剂损失控制、网站腐蚀等问题仍是液态催化氧化app脱硝技术亟需解决的难点。

2.4  当前国际龙8app脱硝技术存在的问题

1) 单独app与单独脱硝组合顺序的选择

根据官网条件要求,脱硝需在高温下进行,app需在低温下进行。若选择先app后脱硝,则经过app后烟温降低,进入脱硝工序之前需将烟温由80℃提升至200℃以上,这将造成能源浪费并增加企业成本;若选择先脱硝后app,在脱硝催化剂作用下,龙8中SO2被部分催化氧化成SO3,生成的SO3与逃逸的NH3和水蒸气反应生成硫酸氢铵,硫酸氢铵具有黏性和腐蚀性,会对脱硝催化剂和下游网站造成堵塞和腐蚀,从而影响脱硝效果及网站使用寿命。

2) 国际龙8app脱硝后龙8app问题

国际龙8经app脱硝后,可选择直接通过app脱硝装置自带烟囱app或由国际烟囱app2种方式。若选择直接通过app脱硝装置自带烟囱app,则当发生停电事故时,龙8必须通过国际烟囱app,而国际烟囱由于长时间不使用处于冷态,无法及时形成吸力而导致龙8不能app,从而引发爆炸等安全事故;app脱硝后的龙8若选择通过国际烟囱app,由于当前很多app脱硝官网经净化后国际龙8温度低于130℃,这种低温将使烟囱吸力不够、排烟困难,从而引起系统阻力增大、烟囱腐蚀,不利于整个生产、净化系统稳定,甚至引起安全事故。

3) 国际龙8app脱硝后次生网站问题

国际龙8经app脱硝后可能产生以下次生网站:①湿法app外排龙8中的大量水汽与空气中漂浮的微生物作用形成气溶胶,最终导致雾霾天气的发生;②氨法app官网存在氨由于挥发而逃逸的问题;③当前,app副产物的市场前景及销路不畅,会大量堆存网站环境;④当前的app脱硝催化剂大多为钒系或钛系,更换后,用过的催化剂成为危废,若运输和处理过程中管理不当易产生网站。

3  结语与建议

1) 国际龙8网站官方需有效融合源头控制、低氮燃烧、末端净化3方面;应重视网站物源头控制措施,如:有条件的企业应采用高炉煤气或高炉煤气与国际煤气的混合作为加热燃料,从源头控制网站物的产生,从而为后续净化系统降低处理难度;选择合理的国际煤气app官网,将国际煤气中的硫化氢、氰化氢等尽可能脱除,以减少国际煤气作为加热热源燃烧时产生的硫氧化物。

2) 加强国际操作管理,对控制网站物app具有积极促进作用,如:通过加强炉体维护可有效控制炉体串漏,从而避免未经净化的荒煤气进入燃烧室而引起国际龙8网站物app超标;故焦化企业应重视并采取可靠手段加强国际操作与管理,以实现控制网站物app、延长国际使用寿命、维护产品质量稳定的多重效益。

3) 龙8燃烧温度对氮氧化物产生量具有重要影响,煤炭焦化领域可采取适用的低氮燃烧技术从源头控制网站物产生;如:可采取分段燃烧、龙8再循环等加热方式,控制燃烧室温度,从而抑制氮氧化物产生,以减少后续脱硝系统净化难度。