协同低氮燃烧的焦炉烟气脱硝技术研究

发布时间：2020-05-26 14:42

【摘要】：为了满足《炼焦化学工业污染物排放标准》(2012年)中的炼焦行业烟气NO_X排放量控制在150 mg/m~3范围内的要求,本文在对国内外现有焦炉烟气NO_X控制工艺技术分析基础上,以甘肃金昌鑫华焦化厂2x72孔5.5m捣固焦炉为研究对象,进行焦炉烟气NO_X控制方案研究与工程设计。结果表明:(1)烟气循环低氮燃烧系统可以降低烟气NO_X含量,其投入运行后,烟气NO_X明显降低,NO_X含量由系统投入前的1200 mg/m~3降低到系统投入运行后的350mg/m~3;有利于降低燃后脱硝系统SCR装置负荷,降低SCR运行成本。(2)烟气循环低氮燃烧系统投入运行后,可以节约加热煤气量约10%,由系统投入前的20010 m~3/h降低到系统投入运行后的18000 m~3/h;焦炉高向加热均匀性得到改善;烟气温度有所提高,由系统投入前的289℃上升到系统投入运行后的312℃,既有利于燃后SCR脱硝,又提高了烟气余热回收效率。(3)燃后SCR脱硝系统可以有效脱除烟气NO_X,有利于进一步降低烟气NO_X至150 mg/m~3以下;脱硝催化剂窗口使用温度不低于160℃,当烟气温度从289℃上升到310℃,所选SCR催化剂活性提高,脱硝效率明显提高,脱硝效率达90%。(4)SCR系统调试表明,当氨氮比从0.8逐步调至1.15时,脱硝效率呈现出先上升后下降趋势,氨氮比的提高会使NH_3过量,过量的NH_3会与SO_2反应生成铵盐,堵塞催化剂表面的活性孔位,影响NO_X脱除效率,故SCR脱硝系统最佳氨氮比为1.0,此时的脱硝效率为90%。(5)SCR系统调试表明,当空速从5000 h~(-1)提高到8000 h~(-1)时,脱硝效率呈现出先上升后下降趋势;当空速设定为5500 h~(-1)时,脱硝效率为95%。空速过高时会使NO_X还原反应不充分,脱硝效率降低;空速过低时会使催化剂催化氧化SO_2形成铵盐,堵塞催化剂表面的活性孔位,影响NO_X脱除效率。(6)SCR系统调试表明,当烟气中氧气体积从4%提升到10%时,脱硝效率呈现出先上升后下降趋势,当氧含量控制在5%时,脱硝效率为95%;O_2浓度为5%时会促进NO与NH_3吸附在催化剂表面,而浓度过高会使SO_2氧化。(7)SCR系统调试表明,当烟气中SO_2含量上升时,脱硝效率呈现出下降趋势,当SO_2浓度为800 ppm时,脱硝效率下降到85%;SO_2含量过高会引起催化剂中毒,并且也容易被氧化为SO_3而容易形成铵盐堵塞催化剂活性位。
【图文】：

图 2.1 脱硝反应器总括图Fig. 2.1 Total diagram of denitrification reactor目前合肥晨曦、焦耐院、江苏爱尔沃特三家单位在焦炉燃后 SCR 烟气脱硝艺方面已得到广泛应用，他们的工艺流程如下：自界区来的氨气与氮气在氨/氮气混合器内充分混合，经喷氨格栅加入烟气道中与烟气均匀混合。氨的注入量是由 SCR 反应器进口 NOX浓度、烟气温度量值、烟气流量来控制的。为保证氨不外泄，稀释风机出口阀设有故障联锁关，并发出故障信号。混合气体进入位于烟道内的喷氨格栅，在注入格栅前设有手动调节和流量指仪，在系统投运初期可根据烟道进出口检测 NOX浓度来调节氨的分配量，调结束后可基本不再调整。SCR 反应器操作温度可在 250 ℃-400 ℃，温度测量位于 SCR 反应器前的进口烟道上，出现 250-400 ℃温度范围以外的情况时，度信号将自动联锁关闭氨进入氨/空气混合器的快速切断阀。在 SCR 反应器内与氧化氮反应生成氮气和水，反应生成水和氮气随烟气进入。在 SCR 进出口置 NO、O

图 2.2 SCR 脱硝工艺流程图Fig. 2.2 SCR denitrification process flow chart本工艺流程特别针对焦炉燃后烟气脱硝设计，具有以下特点：1）为防止焦炉烟气中焦油，焦尘、无定型炭黑等对催化剂的影响，特硝反应器前设置高温分级过滤器，该设备可有效过滤焦油，焦尘、无定型碳气中的颗粒物，特别防止焦炉串漏时产生大量黑烟时对催化剂的影响。2）系统设置联锁，当脱硝反应器入口烟尘浓度高于一定值时烟气直接旁路，，避免了事故状态时烟气对催化剂的影响。（2）催化剂的选择高效降低焦炉烟气 NOX排放，一直是煤焦化行业尚未解决的技术难题内部分科研机构相继研发出适合焦炉烟气脱硝的低温催化剂，其中较为成功合肥工业大学化学与化工学院、中冶焦耐工程技术有限公司和中科院大连物学研究所等研发的焦炉烟气脱硝低温催化剂。表 2.2 目前国内实际运营的 SCR 工艺的经济技术对比
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：X784;TQ426

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本文编号：2681996