（详细方案）焦炉烟道气余热利用脱硫脱硝一体化技术方案-1

（详细方案）焦炉烟道气余热利用脱硫脱硝一体化技术方案-1
0 引言
本方案是在原烟道旁设置旁路烟道，安装余热回收系统设备—热管蒸发器，将其烟气余热进行回收利用，降到170℃左右进入下道工序或排空，余热回收系统设备—热管蒸发器可产出表压0.8MPa压力的饱和蒸汽，可用于生产、生活使用或者发电。

脱硫塔是烟气脱硫和产生硫酸铵盐的装置。

烟气中的SO2在脱硫塔中被除去。

烟气中的二氧化硫与自喷淋层逆流而下的PH值为5.5~5.9的硫酸铵和亚硫酸铵反应生成硫酸氢铵和亚硫酸氢铵，生成的硫酸氢铵和亚硫酸氢铵回流到塔釜过程中与添加的氨水发生反应，生成硫酸铵和亚硫酸铵，使其保持吸收二氧化硫的能力。

塔釜溢流至氧化室的亚硫酸铵被空气中的氧气氧化为硫酸铵，生成的硫酸铵溶液通过干燥系统干燥后生成固体硫酸铵外售。

经脱硫塔处理后的烟气进入脱硝塔，与臭氧混合，使烟气中的NOx被氧化，氧化后的烟气更容易被尿素溶液吸收，在吸收塔内，烟气与尿素水溶液进行对流接触，NOx 与尿素反应生成氮气、二氧化碳、水。

脱硝塔塔顶的气体主要成分为二氧化碳和氮气，直接排入大气，脱硝塔塔底的工艺水重新配制尿素溶液，循环利用。

采用湿式-氨法脱硫，强制氧化-尿素还原法烟气脱硝，工艺技术先进、成熟、可靠，运行所需原料市场供应充足。

项目实施后可实现减少污染物排放和资源浪费，达到有效的目的，实现节能减排，具有良好的经济效益和环境效益。

焦炉烟气脱硫脱硝一体化工程工艺流程框图
工艺原理
1、氨法脱硫
氨法脱硫是利用二氧化硫[SO2]与氨[NH3]在常温下反应，生成亚硫酸铵[(NH4)2SO3],然后氧化生成硫酸铵[(NH4)2SO4]的原理,对烟气中的二氧化硫进行治理。

该法不仅避免了双碱法、石灰石-石膏法等工艺会产生大量石膏[CaSO4]混合物无法处理的弊端，还有另一个优点就是脱硫效率随着烟气含硫量增加而增加，对二氧化硫[SO2]含量大于1000mg/Nm3的烟气，其脱硫效率可达到98%以上。

⑴、吸收反应
NH4OH + SO2 = (NH4)HSO3
2NH4OH + SO2 = (NH4)2SO3 + O2
(NH4)2SO3 + SO2 + H2O = 2(NH4)HSO3
在通入氨量较少时，发生上面第一个反应；在通入氨量较多时发生上面第二个反应，而第三个反应表示的才是氨法中真正的吸收反应。

在吸收过程中，所产生的酸式盐（(NH4)HSO3）对二氧化硫（SO2）不具备吸收能力。

随着吸收过程的进行，吸收液中的SO2数量增多，吸收液的吸收能力下降，需要向吸收液中补充氨，使部分酸式盐（(NH4)HSO3）转变为(NH4)2SO3，以保持吸收液的吸收能力。

⑵、吸收液转换
(NH4)HSO3 + NH4OH = (NH4)2SO3 + H2O
⑶、副产物氧化
(NH4)2SO3 + O2 = (NH4)2SO4
⑷、总反应
2NH3 + H2O + SO2 + O2= (NH4)2SO4
因此，氨法吸收是利用(NH4)2SO3-(NH4)HSO3溶液不断循环的过程来吸收烟气中的SO2,此过程中补充氨并非用来吸收SO2,只是保持吸收液中(NH4)2SO3的一定浓度比例。

该方案采用自有专利技术，可彻底解决氨法脱硫容易产生气溶胶的现象，以及氨逃逸现象的发生。

2、FO-尿素法脱硝
本技术原理为，首先利用臭氧将烟气中含量较大的NO部分氧化生成NO2，使NO和NO2两者比例接近1:1，然后在脱硝塔中NO2、NO与尿素溶液发生还原反应，生成可排放的N2、CO2 和H2O。

⑴、反应原理
强制氧化反应 O3 + NO == NO2+O2
还原反应 CO(NH2)2 + NO2 + NO == CO2 + 3N2 + 2H2O ⑵、工艺特点
此工艺技术方案采用的强制氧化-尿素还原法（FO-UR）烟气脱硝成套技术优点是：
①烟气脱硝过程中不使用催化剂，因此无催化剂的投资及使用过程中的更换成本；
②操作温度低，可以在50～70℃下稳定操作，避免了一般烟气脱硝对高温（最低200℃以上）的依赖。

③脱硝反应后生成产物为N2、CO2 和H2O，无二次污染物产生。

④脱硝反应过程中脱硝使用化学品是尿素，为固体形态，相对于其它脱硝过程中要求的液氨等化学品，储运及使用过程中更加安全、环保。

⑤脱硝反应过程中反应条件温和，设备腐蚀小。

⑥运行过程中可根据环保要求以及废气中氮氧化物含量随时调整，操作简便，安全可靠，操作弹性大。

脱硫方案
1、烟气流程
来自窑炉的含硫（SO2）烟气经GGH换热后温度为170℃，通过
加压风机进入脱硫塔系统烟道，然后从脱硫塔底部进入脱硫吸收塔内，在脱硫塔中，烟气自下而上通过脱硫吸收塔，与上部喷淋的吸收剂发生吸收反应。

该过程中，烟气在特有反应模块作用下，可有效避免与氨形成气溶胶，并能抑制氨逃逸现象的形成。

经过吸收脱硫（SO2）后的烟气，通过除雾装置清除其中的雾滴后，从脱硫塔上部出口排出，进入FO-尿素脱硝系统进行脱硝处理。

2、脱硫吸收剂流程
来自输送管道的10～20%氨水，送入氨水配制罐，经加水调制后，浓度为10%左右的氨水通过控制装置送入吸收剂循环池。

在吸收剂循环池内，氨水与吸收塔系统回流的亚硫酸氢铵(NH4HSO3)溶液反应，形成亚硫酸铵[(NH4)2SO3]溶液，该溶液经不同循环泵分别送至脱硫吸收塔的不同层段，与塔底上行的烟气接触并发生吸收反应，反应所产生的亚硫酸氢铵(NH4HSO3)经过液位控制装置回流至吸收剂循环，在循环池内与新加入的氨水反应重新生成亚硫酸铵[(NH4)2SO3]溶液。

生成的亚硫酸铵[(NH4)2SO3]溶液，积累到一定程度后，通过出料泵送至副产物处理系统。

3、副产物处理流程
吸收剂循环池内的亚硫酸铵[(NH4)2SO3]经过不断循环，浓度达到20%以上后，通过副产物输出泵送入异地或就近氧化池。

在氧化池内，空气通过曝气鼓风机被强制送入氧化池底部，空气中的氧气在氧化池内以鼓泡形式与亚硫酸铵[(NH4)2SO3]接触反应，使之氧化，形成硫酸铵[(NH4)2SO4]溶液，当溶液浓度达到20%左右时，通过硫酸铵泵送入原有焦化硫铵工段硫酸铵储罐。

液体硫酸铵（约20%）可直接产掺入系统内，经离心机制成固体硫酸铵化肥后销售。

脱硫方案经济指标
1、脱硫物料计算
按照烟气排放总量（400000m3/h）、烟气初始二氧化硫含量(取最大值300mg/Nm3)和外排烟气二氧化硫含量(≤30mg/m3)，计算出二氧化硫吸收量，即应处理的二氧化硫总量。

以每小时处理二氧化硫量计算各物料数据如下。

根据氨法脱硫反应总方程式：
2NH3 + H2O + SO2 + O2= (NH4)2SO4
按较大值计算，每立方烟气二氧化硫处理量为：
500–50 = 450 mg/Nm3
每小时处理量为：
450×400000 = 180 kg/h
有效氨用量计算：
180× 34/64 =96kg/h
折合氨水用量（20%）：
96/0.2 = 480kg/h
副产物产量计算（以纯硫酸铵计）：
480× 132/64 =990kg/h
2、脱硫物料核算表
名称单位数量备注烟气总量Nm3/h 400000 工况状态
进口二氧化硫含量mg/Nm3 400-600 取最大浓度
出口二氧化硫含量mg/Nm3 ≤50企业要求值
应处理二氧化硫量t/h 0.1 理论量
有效氨用量t/h 0.096 不计氨逃逸
氨水耗量t/h 0.48 20%
固体硫酸铵产量t/h 0.99 折百注：氨逸出量小于0.1%,表中未计入。

脱硝方案
1、烟气流程
来自脱硫吸收塔出口的烟气，首先通过混合器，与来自臭氧发生器的臭氧混合，在容积式氧化器被强制氧化，以调节烟气中氮氧化物的氧化度，然后进入脱硝塔。

2、吸收剂流程
尿素作为吸收剂，首先通过计量，加入到尿素溶解釜，经过搅拌溶解后，通过尿素输送泵送入脱硝塔的底部，然后通过尿素循环泵，进入脱硝塔上部不同层段进行喷淋，并经过填料层与烟气接触，反应后的稀释尿素溶液进入脱硝塔底部，然后经循环泵再次输送至脱硝塔上部不同层段循环使用。

尿素溶液循环一段时间后，可根据不同排放控制要求，经尿素配制罐不断补充尿素。

脱硝方案经济指标
1、脱硝物料计算
计算依据：
强制氧化反应 O3 + 3NO == 3NO2
还原反应 CO(NH2)2 + NO2 + NO== CO2 + 4N2 + 2H2O 按最终降至100mg/m3计算
初始烟气氮氧化物含量为1200mg/m3，按照NO/NO2比例为90/10（重量比），
需脱除的氮氧化物总量为
1200 - 100 = 1100 mg/m3
按每小时计算脱除氮氧化物总量为：
1100 ×250000 = 275（kg/h）
NO实际含量为1100×0.9=990（mg/m3）(0.0315mol/m3) NO2 1100×0.1=110（mg/m3） (0.00228 mol/m3) 每立方米烟气中NO需要被强制氧化为NO2的量为：
0.0315 -（0.0315+ 0.00228）÷2 = 0.0146（mol/m3)
尿素理论需求量为：
0.0146 × 60 = 0.8766（g/m3）
按照烟气总量为250000Nm3/h计算，则每小时尿素理论需求量为：
0.8766 × 250000 ÷ 1000 = 210（kg/h）
臭氧需求量:
O3 + 3NO == 3NO2
0.0146/3 = 0.00487(mol/m3) = 233.76mg/m3
每小时用量为：233.76 × 250000 = 58 kg/h
根据计算，系统配置2台30公斤的臭氧机。

2、脱硝物料核算表
名称单位数量备注
烟气总量Nm3/h 250000 标况
进口氮氧化物含量mg/Nm3 1200 取最大浓度
出口氮氧化物含量mg/Nm3 ≤100企业要求值
应处理氮氧化物量kg/h 275 理论量
尿素用量kg/h 210
臭氧需求量kg/h 58
余热回收系统
焦化企业是生产钢铁的不可缺少企业，在现代化建设中起着重要作用，同时这些企业也是耗能大户，能耗占产品成本比例较大。

因此企业的节能降耗显得尤其重要。

焦炭是高炉炼钢的主要原材料。

在焦化过程中焦炉煤气燃烧后产生的烟气很多企业将它直截放到空中，不仅浪费能源，还污染了环境。

余热锅炉将其300℃烟气进行余热回收产生0.6MPa的蒸汽，可用于取暖、制冷、并网发电等各种用途。

焦化烟道废气设计以总产能60万吨/年：以焦炉煤气为炭化燃料，焦炉共用同一座烟囱，排烟温度平均约为320℃。

设计在高温烟道气进入烟囱之前配置一套热管式蒸汽发生器，产0.6MPa的饱和蒸汽供生产使用，节约能源减少污染。

热管蒸汽发生器工作原理为烟气从地下烟道抽出依次进入热管蒸发器、热管省煤器经引风机送回地下烟道或烟囱排空；热管蒸发器、除氧器、热管省煤器分别与炉水换热，生
产饱和蒸汽。

1、余热回收经济分析
经济效益：
产蒸汽量：7吨/小时
年产蒸汽量：7×24×330＝55440吨蒸汽/年
按150元/吨蒸汽计算
经济效益：55440×150＝831.6万元/年
消耗：
软水：按每吨3.6元计；58212吨/年
电耗：240kw，按每度0.7元计
消耗费用：58212×3.6＋240×0.7×24×330＝154万元/年
设备维修费：在寿命期内维护费20万元/年
年净收益: 831.6－154－20＝657.6万元/年
2、余热回收可申报节能减排奖金：
1、年节约标煤：7×24×360×0.16=9677吨/年；
2、按国家标准，节约一吨标煤奖励300元计：
8294×300/10000=290.31万元。

方案说明
一、脱硫方案说明
1、本方案推荐氨法脱硫工艺，该工艺可避免脱硫副产物的二次污染问题。

2、脱硫副产物为液态硫酸铵溶液，含量约为20%。

企业可根据当地情况，将该部分副产物作为液体送至焦化硫铵工段。

也可选择自产固体硫酸铵方案，应根据当地硫酸铵市场情况以及烟气中二氧化硫含量来确定。

3、烟气中二氧化硫含量高，固体硫酸铵市场价格攀升时，选择固体硫酸铵方案，更有利于降低脱硫脱硝成本。

4、工艺需用的氨水可根据企业当地情况进行购置，考虑到运输成本，所购氨水浓度应不小于20%。

二、脱硝方案说明
1、本方案主要采用低温非催化吸收还原技术，吸收还原剂为尿素，其用量可根据不同时期环保对氮氧化物排放浓度要求，自行控制，以降低治理成本。

2、工艺需用的臭氧，由空气源臭氧机组提供，如果企业原有制氧装置，可购置氧气源臭氧发生器。

3、本方案参照国家及地区不同时段的环保要求，可保证在未来几年环保标准提高之后，达到小于100mg/m3排放标准。