CN111359396A - 一种焦炉烟气半干法氨法脱硫工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及工业烟道废气净化处理技术领域，具体是一种焦炉烟气半干法氨法脱硫工艺，包括烟气管道，烟气管道外壁上通过焊接和螺栓连接安装有附属钢结构，烟气管道的底部外壁靠近一端处通过焊接和螺栓连接有除尘站系统和氨逃逸控制系统，且烟气管道分别与除尘站系统和氨逃逸控制系统相互贯通，烟气管道的顶部外壁靠近氨逃逸控制系统的一侧和附属钢结构靠近氨逃逸控制系统的一侧均通过焊接和螺栓安装有半干法氨法脱硫系统。本发明的有益效果为采用烟气管道作为脱硫反应器，无需新建脱硫塔，节省了设备的制造安装成本，且没有废液产生，副产品主要为固态硫酸铵，可作为化工原料出售。

Description

一种焦炉烟气半干法氨法脱硫工艺
技术领域
本发明涉及工业烟道废气净化处理技术领域，具体是一种焦炉烟气半干法氨法脱硫工艺。
背景技术
焦炉烟囱排放的大气污染物为焦炉煤气燃烧后产生的废气，主要有粉尘颗粒物，二氧化硫，氮氧化物等，是污染最为严重的行业之一，焦炉烟气污染物的治理迫在眉睫。
中国专利号CN201711251283，7提供一种焦炉烟气脱硫工艺及系统，工艺包括：将焦炉烟气的温度和湿度调至设定值后，与脱硫催化剂接触，脱硫催化剂吸附烟气中的H2O、SO2和O2后催化反应生成H2SO4。系统包括烟气调质系统、脱硫系统、洗涤系统和干燥系统，烟气调质系统将焦炉烟气的温度和湿度调至设定值后送入脱硫系统中，经脱硫系统中的脱硫催化剂脱硫后排出；洗涤系统将水溶液送入脱硫系统中冲洗吸附H2SO4的脱硫催化剂；干燥系统将洁净焦炉尾气送入脱硫系统中干燥脱硫酸后的脱硫催化剂，至脱硫催化剂恢复催化活性。该工艺具有成本低、效率高、工艺流程简单等优点，该系统具有结构简单、能耗低、维护成本低等优点。
一种焦炉烟气脱硫工艺及系统虽然没有废水处理问题，但是需要专门建设脱硫塔，且脱硫效率一般，达不到超低排放的标准，加大了企业的投资成本和负担。
发明内容
本发明的目的在于提供一种焦炉烟气半干法氨法脱硫工艺，以解决上述背景技术中提出的需要专门建设脱硫塔，且脱硫效率一般，达不到超低排放的标准，加大了企业的投资成本和负担问题。
本发明的技术方案是：一种焦炉烟气半干法氨法脱硫工艺，包括烟气管道，所述烟气管道的底部外壁上通过螺栓安装有附属钢结构，所述烟气管道的底部外壁靠近一端处通过焊接和螺栓紧固连接有除尘站系统和氨逃逸控制系统，且烟气管道分别与除尘站系统和氨逃逸控制系统相互贯通，所述烟气管道的顶部外壁靠近氨逃逸控制系统的一侧和附属钢结构靠近氨逃逸控制系统的一侧均通过焊接和螺栓紧固安装有半干法氨法脱硫系统，且两个半干法氨法脱硫系统均通过管道与半干法氨法脱硫系统相互贯通，所述烟气管道的顶部外壁上远离除尘站系统的一端通过焊接和螺栓紧固安装有去离子水冷却系统。
进一步地，所述附属钢结构安装的地面站上通过焊接和螺栓紧固安装有反应剂储罐，且反应剂储罐通过管道与半干法氨法脱硫系统相互贯通。
一种焦炉烟气半干法氨法脱硫方法，包括以下步骤：
S1.焦炉烟气通过烟气管道首先进入去离子水冷却系统中，经过去离子水或混合气的方式，将焦炉烟气冷却至260℃以下，冷却后的焦炉烟气直接进入半干法氨法脱硫系统内进行脱硫反应，且此时反应剂储罐内部的脱硫反应剂喷洒至半干法氨法脱硫系统内部，呈均匀水雾状态与焦炉烟气充分混合、并完成反应实现脱硫；
S2.焦炉烟气经脱硫后所产生的副产品为硫铵，呈固体颗粒物状，接着硫铵颗粒与脱硫烟气进入除尘站系统将固体颗粒物分离并进行收集，保证出口粉尘的浓度满足超低排放的要求限值；
S3.除尘烟气进入氨逃逸控制系统内，经过处理后得到符合排放标准的净化烟气。
进一步地，所述S1中脱硫反应采用现有的烟气管道作为反应器，无需额外新建装置或脱硫塔，且烟气温度需控制在160-200℃范围内。
进一步地，所述S1中脱硫反应的脱硫反应剂主要成分是氨水，反应式为
NH3+SO2+H2O→(NH4)2SO3，(NH4)2SO3+O2→(NH4)2SO4。
进一步地，所述S1中脱硫反应剂的成分为氨水、双氧水、尿素、去离子水和EDTA，且每1份脱硫反应剂需使用氨水1000-6000份、双氧水60-2000份、尿素120-800份、去离子水110-650份和EDTA 1份。
进一步地，所述S1中脱硫反应剂的制作方法为：
先将去离子水加热到35-60℃，再按比例加入尿素，配制成尿素溶液，然后再加入相应比例的双氧水，进行混合配制，配制好后，再加入相应比例的EDTA进行混合配制，最后将配制好的溶液加入到氨水混合罐中进行混合，完成最终的脱硫反应剂配制。
进一步地，所述S3中逃逸控制系统采用泵站和喷洒系统将醋酸或硼酸喷入烟气管道的内部，与烟气进行中和反应，其反应式如下：
CH3CH(OH)COOH+NH3＝＝＝CH3CH(OH)COONH4
或H3BO3+NH3+H2O＝＝＝NH4B(OH)4。
进一步地，所述S3中处理后氨逃逸率在10ppm以内，若脱硫工艺后配套脱硝工艺，且脱硝采用氨法作为反应剂，脱硫工段多余的氨参与脱硝反应，不需额外增加技术装置进行控制和处理，根据实际工况，不配套脱硝工艺，则配套氨逃逸控制系统，该技术属于本发明的一部分。
本发明通过改进在此提供一种焦炉烟气半干法氨法脱硫工艺，与现有技术相比，具有如下改进及优点：
(1)本发明采用烟气管道作为脱硫反应器，无需新建脱硫塔，大大节省了设备的制造安装成本，且没有废液产生，不造成二次污染，副产品主要为固态硫酸铵，可作为化工原料出售。
(2)本发明采用的技术，脱硫前后的烟气温度降差在10℃以内，为配套脱硝创造有利条件，防止出现传统的脱硫后焦炉烟气温降太大，在脱硝之前需要增加预热器将烟气温度提升至脱硝工段合适的反应温度区间，增加能耗的问题。
本发明采用的技术顺序为，先脱硫，后配套除尘，可配套脱硝的工艺方法，降低了二氧化硫、粉尘颗粒物对脱硝反应及设备的负面影响。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步解释:
图1是本发明的配套布袋除尘工艺流程结构示意图；
图2是本发明的配套SCR脱硝及热回收锅炉流程图；
图3是本发明的配套SCR脱硝工艺流程图。
附图标记说明：
1烟气管道、2去离子水冷却系统、3半干法氨法脱硫系统、4反应剂储罐、5氨逃逸控制系统、6除尘站系统、7附属钢结构、8含控制室的半干法氨法脱硫系统。
具体实施方式
下面将结合附图1至图3对本发明进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本发明通过改进在此提供一种焦炉烟气半干法氨法脱硫工艺，如图1-图3所示，包括烟气管道1，烟气管道1的底部外壁上通过焊接和螺栓紧固安装有附属钢结构7，烟气管道1的底部外壁靠近一端处通过焊接和螺栓紧固连接有除尘站系统6和氨逃逸控制系统5，且烟气管道1分别与除尘站系统6和氨逃逸控制系统5相互贯通，烟气管道1的顶部外壁靠近氨逃逸控制系统5的一侧和附属钢结构7靠近氨逃逸控制系统5的一侧均通过焊接和螺栓紧固安装有半干法氨法脱硫系统3，且半干法氨法脱硫系统3均通过管道与含控制室的半干法氨法脱硫系统8相互贯通，烟气管道1的顶部外壁上远离除尘站系统6的一端通过螺栓安装有去离子水冷却系统2。
进一步地，附属钢结构7的地面站通过焊接和螺栓紧固安装有反应剂储罐4，且反应剂储罐4通过管道与含控制室的半干法氨法脱硫系统含8相互贯通。
一种焦炉烟气半干法氨法脱硫方法，包括以下步骤：
S1.焦炉烟气通过烟气管道1首先进入去离子水冷却系统2中，经过去离子水或混合气的方式，将焦炉烟气冷却至260℃以下，离子水冷却系统2为本领域公知技术手段，本领域技术人员可根据实际工况需求，也可布置热回收锅炉等方式，将烟气热量进行收集，循环利用，烟气温度满足本发明脱硫工艺所需的温度即可，冷却后的焦炉烟气直接进入半干法氨法脱硫系统3内进行脱硫反应，且此时反应剂储罐4内部的脱硫反应剂喷洒至半干法氨法脱硫系统3内部，呈均匀水雾状态与焦炉烟气充分混合、并完成反应实现脱硫；
S2.焦炉烟气经脱硫后所产生的副产品为硫铵，呈固体颗粒物状，接着硫铵颗粒与脱硫烟气进入除尘站系统6将固体颗粒物分离并进行收集，保证出口粉尘的浓度满足超低排放的要求限值，除尘站系统6内配套布袋除尘器技术为本领域公知的技术手段，涉及到除尘器参数、布袋型号等不作具体要求，本领域技术人员可根据现场作业需要进行选择，满足颗粒物超低排放的要求限值即可；
S3.除尘烟气进入氨逃逸控制系统5内，经过处理后得到符合排放标准的净化烟气。
进一步地，S1中脱硫反应采用现有的烟气管道1作为反应器，无需额外新建装置或脱硫塔，且烟气温度需控制在160-200℃范围内。
进一步地，S1中脱硫反应的脱硫反应剂主要成分是氨水，反应式为
NH3+SO2+H2O→(NH4)2SO3，(NH4)2SO3+O2→(NH4)2SO4。
进一步地，S1中脱硫反应剂的成分为氨水、双氧水、尿素、去离子水和EDTA，且每1份脱硫反应剂需使用氨水1000份、双氧水60份、尿素120份、去离子水110份和EDTA 1份。
进一步地，S1中脱硫反应剂的制作方法为：
先将去离子水加热到60℃，再按比例加入尿素，配制成尿素溶液，然后再加入相应比例的双氧水，进行混合配制，配制好后，再加入相应比例的EDTA进行混合配制，最后将配制好的溶液加入到氨水混合罐中进行混合，完成最终的脱硫反应剂配制。
进一步地，S3中逃逸控制系统5采用泵站和喷洒系统将醋酸或硼酸喷入烟气管道1的内部，与烟气进行中和反应，其反应式如下：
CH3CH(OH)COOH+NH3＝＝＝CH3CH(OH)COONH4
或H3BO3+NH3+H2O＝＝＝NH4B(OH)4。
进一步地，所述S3中处理后氨逃逸率在10ppm以内，脱硫工段后是否配套脱硝不做要求，领域技术人员可根据实际工况需求进行布置和选择，满足氮氧化物超低排放的要求限值即可，若脱硫工艺后配套脱硝工艺，且脱硝采用氨法作为反应剂，脱硫工段多余的氨参与脱硝反应，不需额外增加技术装置进行控制和处理，根据实际工况，不配套脱硝工艺，则配套氨逃逸控制系统，该技术属于本发明的一部分。
实施例1
现有年产104万吨焦炉2组4座共160孔，其中，1号焦炉38孔，2号焦炉38孔，3号焦炉38孔，4号焦炉46孔，1号和2号焦炉为一组，两个烟道共一支烟囱，为1号烟囱，3号和4号焦炉为一组，两个烟道共一支烟囱，为2号烟囱，现以1号烟囱进行实施例1的说明。
1号烟囱烟气量为110000Nm3/h，焦炉烟气温度最高为300℃，最低为240℃，平均280℃，二氧化硫入口浓度为150mg/m3，氮氧化物入口浓度为700mg/m3，该方法包括以下步骤：
(1)首先，高温焦炉烟气进入热回收器进行换热，再进入烟气管道1，使烟气温度控制在200℃左右；
(2)接着，将步骤(1)所得的焦炉烟气送入半干法氨法脱硫系统3，并启动半干法氨法脱硫系统含控制室8，进行处理，得到经脱硫处理后的烟气，其中，喷洒的脱硫反应剂是提前配制好并转运至反应剂储罐4中的，按本发明所述的比例和成分混合而成；
(3)焦炉烟气经步骤(1)后进入脱硫反应器的温度为200℃，经过步骤(2)得到的脱硫烟气，进入除尘站系统6之前温度为197℃；
(4)经过步骤(2)的脱硫烟气进入经保温处理的除尘站系统6，将脱硫后需要排出的产物由布袋除尘器灰斗排出，得到经过除尘处理的烟气，经除尘处理后的烟气温度为175-185℃；
(5)经过步骤(4)处理后的烟气，进入低温SCR选择性催化还原反应脱硝装置，脱除氮氧化物后，通过烟囱排出。
经过步骤(4)得到的焦炉烟气，其中二氧化硫含量＜30mg/m3,粉尘颗粒物＜10mg/m3，完全可以实现超低排放标准限值。
本发明的工作原理为：首先将氨水、双氧水、尿素、去离子水和EDTA，以氨水：双氧水：尿素：去离子水：EDTA＝1000：60：120：110：1的比例，按照将去离子水加热到60℃，再按比例加入尿素，配制成尿素溶液，然后再加入相应比例的双氧水，进行混合配制，配制好后，再加入相应比例的EDTA进行混合配制，最后将配制好的溶液加入到氨水混合罐中进行混合配制的方法，混合制作脱硫反应剂，接着将脱硫反应剂灌注在反应剂储罐4的内部；焦炉烟气通过烟气管道1首先进入去离子水冷却系统2中，经过去离子水或混合气的方式，将焦炉烟气冷却至260℃以下，冷却后的焦炉烟气直接进入半干法氨法脱硫系统3内进行脱硫反应，此时反应剂储罐4内部的脱硫反应剂喷洒至半干法氨法脱硫系统3内部，呈均匀水雾状态与焦炉烟气充分混合、并完成反应实现脱硫，脱硫过程化学反应式为NH3+SO2+H2O→(NH4)2SO3，(NH4)2SO3+O2→(NH4)2SO4，焦炉烟气经脱硫后所产生的副产品为硫铵，呈固体颗粒物状，接着硫铵颗粒与脱硫烟气进入除尘站系统6将固体颗粒物分离并进行收集，保证出口粉尘的浓度满足超低排放的要求限值，接着除尘烟气进入氨逃逸控制系统5内，采用泵站和喷洒系统将醋酸喷入烟气管道1的内部，与烟气进行中和反应，反应式为
CH3CH(OH)COOH+NH3＝＝＝CH3CH(OH)COONH4，经过处理后得到符合排放标准的净化烟气。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种焦炉烟气半干法氨法脱硫设备，其特征在于：包括烟气管道(1)，所述烟气管道(1)的底部外壁上通过焊接和螺栓连接安装有附属钢结构(7)，所述烟气管道(1)的底部外壁靠近一端处通过焊接和螺栓连接连接有除尘站系统(6)和氨逃逸控制系统(5)，且烟气管道(1)分别与除尘站系统(6)和氨逃逸控制系统(5)相互贯通，所述烟气管道(1)的顶部外壁靠近氨逃逸控制系统(5)的一侧和附属钢结构(7)靠近氨逃逸控制系统(5)的一侧均通过焊接和螺栓连接安装有半干法氨法脱硫系统(3)，且半干法氨法脱硫系统(3)均通过管道与地面含控制室的半干法氨法脱硫系统(8)相互贯通，所述烟气管道(1)的顶部外壁上远离除尘站系统(6)的一端通过螺栓安装有去离子水冷却系统(2)。
2.根据权利要求1所述的一种焦炉烟气半干法氨法脱硫工艺，其特征在于：所述附属钢结构(7)安装地面上通过焊接和螺栓连接安装有反应剂储罐(4)，且反应剂储罐(4)通过管道与含控制室的半干法氨法脱硫系统(8)相互贯通。
3.一种焦炉烟气半干法氨法脱硫方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.焦炉烟气通过烟气管道(1)首先进入去离子水冷却系统(2)中，经过去离子水或混合气的方式，将焦炉烟气冷却至260℃以下，冷却后的焦炉烟气直接进入半干法氨法脱硫系统(3)内进行脱硫反应，且此时反应剂储罐(4)内部的脱硫反应剂喷洒至半干法氨法脱硫系统(3)内部，呈均匀水雾状态与焦炉烟气充分混合、并完成反应实现脱硫；
S2.焦炉烟气经脱硫后所产生的副产品为硫铵，呈固体颗粒物状，接着硫铵颗粒与脱硫烟气进入除尘站系统(6)将固体颗粒物分离并进行收集，保证出口粉尘的浓度满足超低排放的要求限值；
S3.除尘烟气进入氨逃逸控制系统(5)内，经过处理后得到符合排放标准的净化烟气。
4.根据权利要求3所述的一种焦炉烟气半干法氨法脱硫工艺，其特征在于：所述S1中脱硫反应采用现有的烟气管道(1)作为反应器，无需额外新建装置或脱硫塔，且烟气温度需控制在160-200℃范围内。
5.根据权利要求3所述的一种焦炉烟气半干法氨法脱硫工艺，其特征在于：所述S1中脱硫反应的脱硫反应剂主要成分是氨水，反应式为
NH3+SO2+H2O→(NH4)2SO3，(NH4)2SO3+O2→(NH4)2SO4。
6.根据权利要求3所述的一种焦炉烟气半干法氨法脱硫工艺，其特征在于：所述S1中脱硫反应剂的成分为氨水、双氧水、尿素、去离子水和EDTA，且每1份脱硫反应剂需使用氨水1000-6000份、双氧水60-2000份、尿素120-800份、去离子水110-650份和EDTA 1份。
7.根据权利要求3所述的一种焦炉烟气半干法氨法脱硫工艺，其特征在于：所述S1中脱硫反应剂的制作方法为：
先将去离子水加热到35-60℃，再按比例加入尿素，配制成尿素溶液，然后再加入相应比例的双氧水，进行混合配制，配制好后，再加入相应比例的EDTA进行混合配制，最后将配制好的溶液加入到氨水混合罐中进行混合，完成最终的脱硫反应剂配制。
8.根据权利要求3所述的一种焦炉烟气半干法氨法脱硫工艺，其特征在于：所述S3中逃逸控制系统(5)采用泵站和喷洒系统将醋酸或硼酸喷入烟气管道(1)的内部，与烟气进行中和反应，其反应式如下：
CH3CH(OH)COOH+NH3＝＝＝CH3CH(OH)COONH4
或H3BO3+NH3+H2O＝＝＝NH4B(OH)4。
9.根据权利要求1所述的一种焦炉烟气半干法氨法脱硫工艺，其特征在于：所述S3中处理后氨逃逸率在10ppm以内，若脱硫工艺后配套脱硝工艺，且脱硝采用氨法作为反应剂，脱硫工段多余的氨参与脱硝反应，不需额外增加技术装置进行控制和处理，根据实际工况，不配套脱硝工艺，则配套氨逃逸控制系统，该技术属于本发明的一部分。
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