低溫SCR脫硝在焦爐煙道氣處理中的應用

更新時間：2020-04-29 10:42 來源：燃料與化工作者: 王玉剛孫明等閱讀：2187

摘要：介紹了低溫(170～185℃) SCR脫硝工藝在焦爐煙道氣脫硫脫硝裝置應用的工程案例。該工藝一次投資省,運行費用低,且應用后設備運行穩定,煙氣脫硝效率高,凈化后的氮氧化物污染物含量長期保持在150mg/m3以下。

近年隨著國家《煉焦化學工業污染物排放標準》的實施，國內焦化行業陸續建設了焦爐煙氣脫硫脫硝裝置。脫硝工藝主要采用中低溫SCR工藝，反應溫度在200～250℃，需要對煙氣進行小幅升溫，存在能源成本高的問題，寧鋼焦化廠結合本單位實際情況采用低溫SCR脫硝工藝，避免了煙氣再升溫，節約了運行成本。

1 焦爐煙氣脫硫脫硝裝置概述

寧鋼焦化廠根據本廠焦爐煙氣的實際情況選擇了“半干法脫硫( 鈉基) + 除塵+ 低溫SCR 脫硝”工藝。2座焦爐共用1套焦爐煙氣脫硫脫硝裝置，分別從各自的總煙道將原煙氣引出匯總進入脫硫脫硝裝置，處理后分別返回各自原煙囪，工藝流程圖見圖1。

本裝置處理煙氣能力為30萬m3 /h，原煙氣溫度為190～210 ℃，脫硝塔入口煙氣溫度為170～190 ℃，處理前二氧化硫濃度< 300mg /m3、氮氧化物濃度<1000mg /m3。處理后煙囪排放口的煙氣顆粒物設計值< 15 mg/m3，二氧化硫設計值<30 mg /m3，氮氧化物設計值< 150mg/m3。經過實際運行證明，均達到了設計指標，滿足《煉焦化學工業污染物排放標準》中特別限值排放要求，同時裝置運行穩定，脫除效率高，實現了預期目標。

2 低溫SCR脫硝工藝

2. 1 SCR脫硝處理原理

SCR脫硝是在催化劑的作用下，還原劑( 氨氣)與煙氣中的氮氧化物反應生成無害的氮氣和水，從而去除煙氣中的NOx。選擇性是指還原劑NH3和煙氣中的NOx發生還原反應，其主要反應式如下。

4NO + 4NH3 + O2→4N2 + 6H2O( 主要反應)

2NO2 + 4NH3 + O2→3N2 + 6H2O

2. 2 催化劑的分類和應用

催化劑是SCR脫硝工藝的核心，催化劑的反應溫度主要分為高溫、中溫、中低溫、低溫。應用最廣的是高溫催化劑和中溫催化劑，脫硝效率高，應用條件廣泛。表1為國內外催化劑的主要應用情況。

國內焦化行業目前使用較多的是中低溫催化劑，低溫催化劑使用較少，低溫SCR能最大限度地降低煙氣升溫所需的能源消耗，減少一次投資。

2. 3 低溫SCR脫硝面臨的困難

( 1) 焦爐煙氣中的二氧化硫在SCR催化劑的作用下會轉化為三氧化硫，在180～230℃范圍內三氧化硫極易與氨氣發生反應生成硫酸氫銨，并吸附在催化劑表面，降低脫硝效率。

( 2) 煙氣中存在飛灰等雜質，長期運行會導致催化劑堵塞。催化劑堵塞是不可逆的，并且催化劑不可再生，將直接影響催化劑的脫除效率和使用壽命。

2. 4 低溫SCR脫硝解決措施

( 1) 對煙氣先進行脫硫，降低脫硝塔入口的二氧化硫含量。寧鋼選用半干法脫硫，霧化器可將脫硫劑霧化為50μm 的極細小霧滴，增加反應接觸面積，使脫硫反應更充分，具有極高的脫除效率。經脫硫后入脫硝塔前二氧化硫控制在10 mg /m3以下。

( 2) 采用鈉基脫硫。在140℃以上鈉基具備脫硫效率更高、溫降更小的優勢，脫硫溫降可以控制在15～20℃，保證脫硝煙氣溫度控制不低于170℃。

( 3) 脫硫后采用布袋除塵。布袋除塵具有除塵效率高，運行穩定的優點。未反應的脫硫劑附集在濾袋外表面，可以使煙氣在濾袋表面完成二次脫硫反應，提高脫硫效果。經除塵后，入脫硝塔前顆粒物控制在10mg /m3以下。

( 4) 設置再生裝置。長時間運行下，催化劑的反應效率下降是不可避免的，因此必須設置加熱爐。當催化劑效率下降時，開啟加熱爐進行在線再生，恢復催化劑活性，延長催化劑的使用壽命。

( 5) 設置吹灰器。為保持催化劑表面的清潔，防止催化劑堵塞，需經常進行吹灰。吹掃的目的是防止灰沉積在催化劑表面，因此裝置運行可每天吹灰1 次，甚至每班1 次。

( 6) 選擇優質催化劑。為實現最優催化劑設計方案，需要考慮較多因素，包括: 調整催化劑中氧化釩的成分比例來獲得較高活性的催化劑; 在達到同一性能條件下，催化劑的比表面積越大，需要催化劑的體積量越少; 為降低催化劑的重量，催化劑要設計成優化的壁厚，使通過催化劑的煙氣壓降也減到最低。寧鋼根據此情況選擇了奧地利Ceram 產品，催化劑主要技術數據見表2。