活性炭烟气逆流集成净化%28CCMB%29技术在安钢焦炉的应用.pdf

第2 9卷第4期2023年8 月宽厚板WIDEANDHEAVYPLATEVol.29,No.4August2023343活性炭烟气逆流集成净化（CCMB）技术在安钢焦炉的应用王军（安阳钢铁集团有限责任公司）摘要安钢焦化厂成功运用活性炭烟气逆流集成净化技术，实现了焦炉烟气的达标排放。通过分析焦炉烟气特点，结合具体情况，对不同脱硫脱硝方法的优缺点进行比较，为焦化厂烟气脱硫脱硝工艺设计提供适当的指导和参考借鉴，获得了良好的环境效益和社会效益，具有较高的推广应用价值。关键词集成净化活性炭焦炉烟气脱硫脱硝技术分析Application of Activated Carbon Flue Gas CountercurrentIntegrated Purification（C C M B）T e c h n o l o g y i n C o k eOven of Anyang Iron and Steel Group Co.,Ltd.Wang Jun(Anyang Iron and Steel Group Co.,Ltd)Abstract The activated carbon flue gas countercurrent integrated purification technology is successfully appliedin the coking plant of Anyang Iron and Steel Group Co.,Ltd,the standard emission of coke oven flue gas is achieved.By analyzing the characteristics of coke oven flue gas in combination with the specific situation,the advantages and dis-advantages of different desulfurization and denitration methods are compared.Appropriate guidance and reference areprovided for the coke plant flue gas desulfurization and denitration process design.Good environmental and social bene-fits are achieved wtith high application value.Keywords Integrated purification,Activated carbon,Coke oven flue gas,Desulfurization and denitration,Techni-cal analysis0前言焦化厂生产过程中排放的烟气含有大量的氮氧化物和二氧化硫等污染物，会导致PM2.5数值提升,形成酸雨,造成严重的环境污染。焦炉烟气实现达标和总量减排，是当前突出的环保问题,也是行业内重点研究解决的难点课题。研究和开发适合焦化行业高效脱硫脱硝技术,既是国家政策要求,更是行业环保需求。对于安钢来说不但要实现排放限值要求，更要减少总排放量。1焦炉烟气特点焦炉烟卤排放的热烟气中污染物成分复杂，有一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、氰化氢、氮氧化物、二氧化硫、残氨、酚以及煤尘、焦油等。其中氮氧化物较多,浓度一般为450 150 0 mg/Nm,有的甚至高达18 0 0 mg/Nm。另外，由于焦炉烟气温度2 0 0 2 50，低于常用SCR脱硝催化剂所需反应温度,且与不同氮氧化物含量差别大,脱硝要求比电厂、烧结厂更高更严,治理难度较大。2脱硫脱硝技术对比焦炉烟气治理方法有湿法、半干法、干法等多种工艺。目前工业上广泛应用的脱硫脱硝技术为氨法+低温SCR脱硝技术和旋转喷雾SDA+低温 SCR脱硝技术。低温 SCR脱硝是一种成熟的商业性 NO,控制处理技术,属于湿法处理技术,其原理是在2 8 0 3 50 下将含氮的还原剂喷入烟气中,在催化剂的作用下,还原剂有选择性地把烟气中的NO,还原为无毒无污染的N,和H,O。由于焦炉烟气温度低于此技术要求，此法不适用于焦炉烟气处理。.44活性炭脱硫脱硝技术是干法技术，可以同步实现脱硫、脱硝、除尘等功能，在高硫低氮行业中应用广泛，最大处理烟气量达到2 0 0 万Nm/h。目前活性炭脱硫脱硝技术已成为钢铁烧结行业脱硫脱硝的主要技术之一。活性炭CCMB技术,即活性炭烟气逆流集成净化技术,是在干法活性炭脱硫脱硝技术基础上发展起来的,采用合理的布气与布料方式、先进的逆流净化塔结构，提高了活性炭有效利用率,脱硝效率可达90%，因此为安钢焦炉所采用。2.1活性炭脱硫脱硝原理活性炭具有很大的比表面积和非常发达的孔隙结构，使得活性炭具有超强的吸附能力，再加上活性炭表面含有多元含氧官能团,因此,活性炭不仅仅是优良的吸附剂，也是催化剂及催化剂载体。在活性炭的吸附过程中，先通过活性炭的催化作用，二氧化硫被氧化为三氧化硫，在水蒸气的作用下，三氧化硫又形成了硫酸,沉积在活性炭的内部孔隙上,从而实现活性炭脱硫的效果。反应方程式见式(1)。2S02+2H,0+022H,S04然后通过加热，使硫酸蒸发而被回收，回收硫酸后的活性炭得到再生和重复使用。对于NOx，在SO,存在的情况下,活性炭作为催化剂,NOx与NH，发生反应，变成无害气体排放。反应方程式见式(2）式(5）。2NO+CN,+CO22NO2+2CN2+2C022NH,+1.502 N,+3H,0烟气-空气换热图氨水喷淋气化尾气尾气烟气活性炭脱硫烟窗排放烟气换热焦炉烟道气宽厚板4NO+4NH,+024N2+6H,02.2活性炭脱硫脱硝工艺首先，含硫化物、氮氧化物的烟气经过除尘、冷却之后，由风机送人吸附塔，气体在进人吸附塔之前与氨水加热发生氨气混合，在吸附塔内，二氧化硫被活性炭吸附,在活性炭催化作用下，二氧化硫被氧化成三氧化硫,NOx被转化分解为N2，被吸附之后的气体作为达标尾气从烟卤排放。随后,吸附塔内的活性炭随移动床不断下移，吸附效果决定着下移速度,吸附效果好，二氧化硫含量低，下移速度慢，反之，下移速度快。最后,在活性炭下移的时候,从吸附塔上部由提升机加入再生的活性炭或者储槽内的新活性炭,用来补充活性炭下移后留下的空间,卸出的活性炭再由提升机送人再生塔，使用水蒸气再生，再把活性炭中的硫酸蒸发出来,蒸发酸气经间接水冷，变为稀硫酸,再经分离设备分离出其中的杂质，通过浓缩器放人酸储槽,后续的工艺再引人氨水,氨水与硫酸反应生成硫酸铵,脱硫脱硝的过程完成。设备示意图见图1，工艺原理图见图2。(1)斗提机塔顶布料器净化塔、(2)氨水烟气(3)(4)氨气活性碳二氧化硫再生塔脱附吸收塔吸收脱硝除尘部分回用冷却活性炭第2 9 卷(5)再生塔图1活性炭脱硫脱硝设备原理图氨水空气亚硫酸铵氧化池氧化热风炉加热硫酸铵焦炉煤气图2 活性炭脱硫脱硝工艺原理图第4期2.3活性炭烟气逆流集成净化（CCMB)技术的优越性王军：活性炭烟气逆流集成净化（CCMB)技术在安钢焦炉的应用45活性炭烟气逆流集成净化(CCMB)技术与其他脱硫脱硝技术优缺点对比情况具体见表1。表1活性炭烟气逆流集成净化(CCMB）技术与其他脱硫脱硝技术优缺点对比活性炭烟气逆流集成项目净化(CCMB)技术脱硫效率可达95%以上。脱硝效率可达90%以上。脱硫剂活性炭。氨水，催化还原，反应温度脱硝剂及原理100150。水消耗无副产物高纯度氨肥，实现硫资源回收。废水无废渣无主要物料消耗活性炭，氨水，电耗。系统简单，烟气排放温度高，运行稳定性烟卤无需防腐。氨法+低温SCR脱硝技术可达95%以上。可达90%。氨水或碳铵。SCR催化剂、氨气，催化还原，反应温度2 8 0 3 50。耗水量大。农业级氨肥，实现硫资源回收。无失效催化剂。氨水，氨气，电耗，工艺水，催化剂更换。工艺串联，运行会出现堵塞、设备腐蚀等问题，出口烟气含水量大，垢和堵塞，喷嘴磨损严重，催化剂定催化剂定期更换。旋转喷雾SDA+低温SCR脱硝技术钙硫比为1.3 1.6 时，脱硫率可达8 0%90%。可达90%。细生石灰粉或碳酸钠。低温SCR催化剂、氨气，催化还原，反应温度2 8 0 3 50。需要喷人一定量的工艺水。以不稳定的CaSO，为主的废渣。无产生大量干态废渣，失效催化剂。生石灰粉，工艺水，电耗，氨气，催化剂更换。工艺串联，系统流程复杂，系统易结期更换。由表1可以看出，活性炭烟气逆流集成净化(CCMB)技术在节水性、系统运行稳定性、多种污染物同时高效处理等方面，比其他技术有明显的领先性。活性炭脱硫脱硝技术为干法，没有腐蚀问题，不需要新建湿法烟卤，可以实现全烟气治理；脱硫脱硝反应温度一致，不需要升温耗热；设备一体化，占地面积非常小，操作人员少；硫化物转化为硫铵，氮氧化物转化为氮气,环保性好，脱硫和脱硝均不产生二次污染物，没有催化剂危废问题；该技术可以保证主生产系统的热备需求,能保证烟的长期稳定抽力；采用市场化国标通用活性炭，工艺流程简单，设备维护费用较低，运行维护方便，非常适合焦炉不能停产的作业要求。活性炭烟气逆流集成净化(CCMB）技术采用合理的布气与布料方式，净化塔底部活性炭的工作硫容一致，活性炭利用率高，主要特点有：（1）脱硫和脱硝过程在一个塔内完成，简化了净化塔内烟气侧结构件,床层阻力减少,增压风机电耗降低，活性炭循环量减少，活性炭磨损消耗量降低，再生过程中消耗的能量也降低。（2)采用长轴卸料器控制下料量，铸造双阀芯卸料器加上氮气气封保证高温再生塔内氧浓度 3%，避免活性炭超温着火。（3)净化塔采用逆流的进气方式，与高浓度SO2原烟气接触的是已钝化的活性炭，反应速率降低，放热速率慢，床层升温缓慢，使烟气均布，保证气流均匀，净化塔设计（下转第48 页）.48轧控制PLC系统根据钢板轧翘信号生成输送辊道和精轧主机的正向锁定控制信号。（5）轧机正向锁定信号通过驱动装置驱动输送辊道和精轧机完成自动停车，并通过操作台蜂鸣报警器和报警指示灯向操作工发出钢板轧翘预警。（6)精轧操作工观察到钢板轧翘信号后，可以通过报警复位按钮对报警信号进行复位，并操作精轧机进行钢板反向退出操作,由于重力影响，冲撞触头将带动活动杆恢复至自然下垂的状态。通过上述工艺控制过程，中厚板测厚仪防冲撞自动保护装置可以提前预警钢板轧翘信息，及时锁定输送辊道和精轧机，从而避免轧翘钢板直接撞击射线测厚仪，确保生产安全顺行。3应用效果中厚板测厚仪防冲撞自动保护装置通过将防冲撞单元与射线测厚仪沿输送辊道钢板输送正向依次设置，当轧翘钢板头部高度超过射线测厚仪高度时，钢板头部首先接触到防冲撞单元的冲撞触头上，避免了钢板头部直接撞击射线测厚仪，实现了对射线测厚仪的保护，可以有效降低安全生产风险，提高中厚板生产效率。宽厚板4结论（1）中厚板测厚仪防冲撞自动保护装置与中厚板轧机保护联锁系统成功整合，系统功能完善，性能稳定可靠，安全保护快速准确。（2）采用机械和自动控制优化设计，精度高、响应快，抗干扰能力强，且不受钢板温度、材质、长度等环境因素影响,故障率低。（3）装置安装简单、维护方便，有效减低安全生产风险，提高中厚板生产效率,取得了很好的经济效益，具有推广应用价值。参考文献1崔风平,孙玮,刘彦春.中厚板生产与质量控制M.北京：冶金工业出版社,2 0 0 8：3 14-3 15.2张景进.中厚板生产M.北京：冶金工业出版社，2 0 0 8：55-56.3王建辉，顾树生.自动控制原理M.北京：清华大学出版社，2007:4 5.李波，男，2 0 0 2 年毕业于西安建筑科技大学系统工程专业，高级工程师。收稿日期:2 0 2 3-0 3-0 5第2 9 卷+(上接第45页）避免死角的存在，防止活性炭局部流通不畅引起蓄热。（4)通过换热器、风机与进净化塔烟温连锁，控制烟气进净化塔温度在110 13 0。（5）净化塔、再生塔、储料仓及管道上设置了温度、压力、料位显示及报警设施，所有信号均引至控制系统进行实时监控。（6)活性炭烟气逆流集成净化(CCMB)技术在投资、维护成本、脱硝效果、活性炭硫容等方面均比其他技术有明显的领先性。3结语安钢焦炉采用活性炭烟气逆流集成净化技术，不仅实现了长期稳定地排放符合排放限值要求的焦炉烟气，提高了活性炭利用率,降低了系统运行成本，脱硫脱硝最终产物硫酸铵直接外销，额外创造了经济效益，还通过循环再利用减少焦炉烟气排放总量，对环境起到保护作用。参考文献1刘芳.焦化厂焦炉烟气脱硫脱硝工艺技术分析 J.中国资源综合利用.2 0 19,3 7（9）：90-92.2王勇.焦化厂焦炉烟气脱硫脱硝工艺技术分析 J.化工管理,2 0 18,48 4(13):19 0 -19 1.3王磊济，程晓辉，李玉洋.焦炉烟气脱硫脱硝工艺研究 J.中国环保产业,2 0 18（3）：44-47.4?祁大鹏.焦炉烟气脱硫脱硝工艺及控制技术J.化工设计通讯,2 0 18,44(10):2 0 7,2 2 6.5王永民.焦化厂焦炉烟气脱硫脱硝工艺技术分析 J.天津冶金,2 0 17(5):2 7-2 9.王军，男，内蒙古科技大学机械设计制造及其自动化专业，高级工程师。收稿日期:2 0 2 3-0 2-0 1