大气污染防治是我国近年来环保工作的重点,焦化行业作为重点烟气排放行业之一,炼焦化学工业产生的大气污染物一直备受关注。采用先进、合理技术实现干熄焦烟气脱硫,是推动行业高质量发展、促进产业转型升级、助力打赢蓝天保卫战的重要举措。符合《中共中央 国务院关于全面加强生态环境保护 坚决打好污染防治攻坚战的意见》、《国务院关于印发打赢蓝天保卫战三年行动计划的通知》、生态环境部等五部委联合印发的《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》等相关要求。有助于大幅削减主要大气污染物排放量,促进环境空气质量持续改善,为打赢蓝天保卫战提供有力支撑。
干熄焦烟气作为焦化行业仅次于焦炉烟道气的SO2排放源,SO2作为造成酸雨、雾霾的重要元凶,对环境危害极大,国家和地方也已出台相关政策推进干熄焦烟气的超低排放,因此干熄焦烟气脱硫迫在眉睫。 目前市场上已投用的少量SDS干法脱硫技术仅仅处理温度较高的循环风机出口常用放散烟气,混合后烟气无法完全保证满足超低排放的技术要求。因此,推广适用于低温烟气的干法脱硫技术将是干熄焦放散烟气治理未来的主流方向。
GB16171-2012《炼焦化学工业污染物排放标准》对排放提出要求,本项目是落实达标排放,提供技术支持。
在我国焦化产能中,全国325家企业已建成干熄焦装置325套,总干熄能力达44,150t/h。实际运行292套,实际处理焦炭能力41,030t/h(按85%干熄能力算30,550万吨/年),约占全国焦炭产能的55%左右。
干熄焦烟气作为焦化行业仅次于焦炉烟道气的SO2排放源,目前尚未得到大规模有效治理,众所周知,SO2作为造成酸雨、雾霾的重要元凶,对环境危害极大,国家和地方也已出台相关政策推进干熄焦烟气的超低排放,因此干熄焦烟气脱硫迫在眉睫。干熄焦放散烟气产生的部位主要有干熄炉顶装入装置、预存段压力调节放散口和底部排焦处。其中装焦处烟气呈周期性波动,瞬时烟气量最大(125000Nm³/h),温度一般60-150℃,SO2浓度一般为100-700mg/m³,粉尘浓度高达12g/m³;循环风机出口常用放散烟气量次之,温度可达110-170℃,SO2浓度一般为800-3000mg/m³,粉尘浓度高达1g/m³;排焦处烟气量最小(15000-20000 Nm³/h),温度接近常温,SO2浓度一般为100-350mg/m³,粉尘浓度高达12g/m³。目前干熄焦放散烟气的处理方式仅为混合后统一进入地面环境除尘站后排放,多数未进行脱硫处理,混合的烟气参数一般为:烟气温度一般80-110℃,SO2浓度一般为150-450mg/m³。市场上已投用的少量SDS干法脱硫技术仅仅处理温度较高的循环风机出口常用放散烟气,混合后烟气无法保证满足超低排放的技术要求。因此,推广适用于低温烟气的干法脱硫技术将是干熄焦放散烟气治理未来的主流方向。未来随着国家环境治理力度的不断加强、节能技术的推广和钢铁工业大容积高炉对焦炭质量要求的提高,是否配套干熄焦将成为限制焦化企业生存发展的关键,因此干熄焦必将迎来一个发展高峰,干熄焦烟气脱硫也将迎来一个巨大的市场,并带来可观的环境效益。
干熄焦烟气主要包含常用放散烟气、装焦及排焦烟气,该烟气存在二氧化硫波动范围大、烟气流量及温度周期性变化等特点,一直以来缺乏完善的净化处理技术。近年来,随着对干熄焦烟气排放特性的深入研究,干熄焦烟气脱硫技术取得了长足发展,面对焦化行业日益严苛的超低排放要求,采用完善的干熄焦烟气全脱硫技术已经迫在眉睫。目前国内外实际应用的脱硫技术多达上百种,基本上可以分为湿法、半干法、干法三大类,这几类典型技术的特点如下:(1)SDS干法脱硫:可以利用现有环境地面除尘站,在除尘器前烟道内投入小苏打,可同时脱除SO2、粉尘,实现烟气的超低排放;适用于低硫烟气的脱硫除尘一体化;脱硫效率高且稳定,运行维护费用低;工艺简单,操作方便,占地面积小;系统不产生废水,烟气无白烟,无须增设脱白设施;投资适中,小苏打市场供应充足,国内产业链完善,价格不会受卖方影响;小苏打反应活性高,可以按照接近1:1的钠硫比高效反应,用量少;小苏打脱硫系统操作灵活,可根据SO2浓度变化快速反应,作出调节。SDS干法脱硫是目前干熄焦烟气脱硫的主流工艺,对于烟气温度较低的工况需要加热升温至140℃以上,投资低,但是运行成本稍高;(2)钙基干法:高效钙基脱硫剂的突出优点是反应温度低,最低可达50℃,因此无须升温,但是温度越低要求钙硫比越高,50℃时钙硫比较高,脱硫剂消耗量较大,正常在100℃以上,钙硫比在1.5左右,因此,相对钠基脱硫剂,钙基脱硫剂的消耗量较高;反应床阻力高,固定床或移动床为了保证脱硫效率须建设巨大的反应塔,塔体阻力可达2800Pa,须更换新的引风机,导致系统电耗较高;系统占地面积庞大;钙基脱硫剂目前国内生产厂家有限,每吨脱硫剂价格接近2000-3000元/吨,产生的固废无法回收利用,只能依靠脱硫剂厂家回收;钙基干法脱硫由于采用固定床或移动床,对SO2的波动无法调整,一旦SO2浓度超出设计值无法调节,且随着运行,有效脱硫剂逐渐减少,SO2会频繁超标,不得不更换脱硫剂,导致脱硫剂应用率不高。对于现场场地条件合适、SO2波动较小、蒸汽及焦炉煤气不富裕的企业,可以采用钙基干法脱硫工艺;(3)湿法脱硫:耗水量大,系统产生废水,排放烟气为湿态,烟气夹带严重。尾部须增设湿电及烟气消白设施,投资适中,占地面积大,运行成本适中,湿法脱硫对于大烟气量、高硫烟气较为经济,但对于低硫烟气及小烟气量工况并不经济,同时对于烟气量及二氧化硫的波动调节不够灵活,适用于工况比较稳定的条件,且本项目烟气混合后温度过低,采用湿法脱硫效率较低,因此,不建议采用。(4)半干法脱硫:脱硫采用半干法,可采用循环流化床法、旋转喷雾法等。系统复杂、占地面积大,脱硫效率较高,CFB工艺可达99%,SDA工艺可达95%;半干法脱硫耗水量略低于湿法脱硫。脱硫副产物为亚硫酸钙,副产物作为固废利用困难,亚硫酸钙性质不稳定,受热易分解为SO2。为防止塌床,须引进净烟气循环,保证烟气量稳定,系统阻力较大,CFB脱硫塔阻力高达2400Pa,增加系统电耗。投资较高,运行费用较高。由于干熄焦烟气波动过大,烟气温度偏低,综合考虑以上各种原因,本项目不建议采用半干法脱硫。综上所述,干熄焦烟气脱硫建议采用小苏打脱硫工艺,同时鉴于小苏打脱硫的高效反应区间为140℃以上,因此须对干熄焦烟气进行加热升温,考虑到厂内蒸汽资源与焦炉煤气资源较为丰富且利用方便,计划采用蒸汽加热器与热风炉补热联合升温措施。采用蒸汽与热风炉联合补热升温措施,相对于单独采用热风炉升温,可以节约400Nm³/h焦炉煤气(190t/h干熄炉为例),蒸汽可以采用焦化厂废热。
工艺名称 | 工艺技术特点及效果 | 投资 | 运行成本 | 副产物 |
SDS脱硫 | 1、脱硫效率高,操作反应灵敏,能适应SO2波动,应用业绩最多;2、系统简单可靠,占地面积小,技术成熟;3、系统不新增阻力,全干态、无废水,脱硫剂耗量低 | 仅须增加小苏打研磨输送系统,或者增加热风炉、蒸汽加热器等补热装置,投资成本最低 | 烟气需要升温时须消耗蒸汽及焦炉煤气,运行成本较高 | 副产物为硫酸钠与焦粉的混合物,其中硫酸钠占比在10%左右,可同焦粉协同处理,用于烧结或生产电极或作为燃料,无二次污染 |
钙基干法脱硫 | 1、 钙基脱硫剂反应温度区间较大,无须升温; 2、 对于SO2波动不大及浓度较低的情况较为适用,满足超低排放要求;3、须建立固定床或移动床,占地面积大;4、系统阻力较高 | 需建立较大的反应器,一次投资适较高 | 钙基脱硫剂价格高,消耗量大,运行成本较高 | 钙基脱硫剂与SO2反应后无法有效利用,须脱硫剂厂家回收处理 |
湿法脱硫 | 1、耗水量大,系统产生废水,排放烟气为湿态,烟气夹带严重。2、尾部须增设湿电及烟气消白设施,3、投资较高,占地面积大, | 投资较高 | 运行成本适中 | 产生脱硫石膏 |
半干法脱硫 | 1、烟气量波动范围过大,难以稳定床层,效果难以保证;2、系统复杂、占地面积大,3、系统阻力较大,CFB脱硫塔阻力高达2400Pa,增加系统电耗。投资较高, | 投资较高 | 运行成本适中 | 产物为亚硫酸钙与焦粉混合物,亚硫酸钠不稳定,易受热分解,难以利用 |
为实现干熄焦烟气污染物排放标准提供了有力的技术支持,根据干熄焦烟气的排放特性,采用蒸汽及热风炉联合补热、钙基SDS干法脱硫、布袋除尘器除尘等技术,具有工艺流程简单、运行阻力低、投资省、占地小、无废水、抗负荷波动能力强和脱硫副产物可资源化利用等优点,能够实现干熄焦烟气全部脱硫除尘,满足超低排放的技术要求。
本标准是GB16171-2012《炼焦化学工业污染物排放标准》强制性标准的补充,标准体系的完善。