2#焦炉烟气干法脱硫+低温SCR脱硝+布袋除尘培训课件

XXX焦化有限公司
2#焦炉烟气脱硫脱硝除尘项
目
培训课件
山东冉坤环保科技有限公司〇二〇〇一月
1 概述
1.1 设计背景
为满足2020 年山东省区域性大气污染物排放综合标准（DB37/2376-2013）第四时段重点区域排放要求，莱芜市XX 焦化有限公司2#焦炉为65 孔5.5m 的焦炉，烟气量150000Nm3/h，烟气温度为210~250℃（按照230℃进行设计），NOx 含量在800mg/m3，SO2 含量按照400mg/m3进行设计，并结合现有的生产工艺，新建一套干法脱硫脱硝系统。

烟气先进行脱硫处理，处理后的烟气再进行脱硝处理，净化后的烟气经过余热回收（预留）的综合利用后返回原主烟囱直排。

主要控制指标如下：
SO2 排放浓度＜50mg/Nm3
NOx 排放浓度＜100mg/Nm3
颗粒物排放浓度＜10mg/Nm3
2 焦炉烟道废气净化工艺
2.1 工艺技术概述
本项目工艺如下：
2#焦炉烟气→干法脱硫→布袋除尘装置→低温SCR 脱硝→增压风机→汽水换热器（预留）→焦炉烟囱达标排放。

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2.2 烟道废气净化工艺介绍
2.2.1 工艺流程
莱芜XX焦化有限公司2#焦炉为65 孔5.5m 的焦炉，烟气量150000Nm3/h ，烟气温度为210~250℃(按照230 ℃进行设计)，NOx 含量在800mg/m3，SO2 含量按照400mg/m3进行设计，并结合现有的生产工艺，新建一套干法脱硫脱硝系统。

烟气先进行脱硫处理，处理后的烟气再进行脱硝处理，净化后的烟气经过余热回收的综合利用后返回原主烟囱直排。

2.2.2脱硫原理
SDS干法脱酸喷射技术是将高效脱硫剂( 20-25 μm)均匀喷射在管道内，脱硫剂在管道内被热激活，比表面积迅速增大，与酸性烟气充分接触，发生物理、化学反应，烟气中的SO2 等酸性物质被吸收净化。

钠基干法
脱硫是利用脱硫剂超细粉与烟气充分混合、接触，与烟气中SO2 快速反应。

而且，在反应器、烟道及布袋除尘
器内，脱硫剂超细粉一直与烟气中的SO2发生反应。

反应快速、充分，在2 秒内即可生产副产物Na2SO4。

通过布袋回收副产物，作为化工产品利用。

这种反应脱硫效率高，按化学反应当量1:1 时，脱硫效率大于95%，而且是一次性喷入脱硫剂，不需要循环。

脱硫机理：以小苏打（NaHC3O）做脱硫剂，在高温烟气的作用下激活，表面形成微孔结构，犹如爆米花被爆开，烟
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道内烟气与激活的脱硫剂充分接触发生化学反应，烟气中的SO2及其他酸性介质被吸收净化，脱硫并
干燥的Na2SO4 副产物随气流进入布袋除尘器被捕集。

完成的主要化学反应为：
2NaHCO3+SO2+1/2→O2Na2SO4+2CO2+H2O
2NaHCO3+SO→3Na2SO4+2CO2+H2O
与其他酸性物质（如SO3 等）的反应：
NaHCO3+H→CLNaCL+CO2+H2O NaHCO3+→HFNaF+CO2+H2O
2.2.3 脱硝原理
烟气中90％以上NO X是以NO 形式存在。

脱硝系统以氨（（NH3）为还原剂，在低温SCR催化剂作用下，NH3选择性地和NO X 反应生成无二次污染的N2和H2O 随烟气排放，实现NO X脱除，并控制NH3的逃逸率。

化学反应式：4NO＋4NH3＋O2→4N2＋6H2O（主要反应）
2NO2 ＋4NH3＋O2→3N2＋6H2O
NO ＋NO2＋2NH3＋O2→ 2N2＋3H2O
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2.3 工艺系统组成本焦炉烟气净化工艺系统主要由烟气系统、脱硫系统、除尘系统、脱硝系统、引风机等组成。

2.3.1 烟气系统本工程脱硝装置的烟气系统包括烟道、膨胀节、各类调节阀门、原有烟道改造。

为防止漏烟，将原有的地下烟道调节翻板拆除，将烟道采用混凝土进行分隔，一侧为原烟气引出端，一侧为净烟气回路端和烟气旁路。

从两路地下烟道引出两路焦炉烟气，汇合后输送至SDS脱硫水平反应器，经脱硫后烟气进入布袋除尘器除尘后再进入脱硝反应器，经过脱硝后的烟气经引风机输出两路烟道，一路返回焦炉烟囱，一路进入矿渣微粉脱硫系统（预留），该两路均采用电动调节阀。

为了保证系统的安全，防止一路出现故障，影响焦炉安全，系统设置两路气动旁路快开阀，以保证在任何工况下至少一路气动旁路快开阀能正常开关。

2.3.2 脱硫系统
2.3.2.1脱硫制粉及喷射系统
由于运输和存储的原因，碳酸氢钠原料通常是粗颗粒（d50值约为200 微米）。

如要达到较高的反应活性，吸附剂必须有较大的比表面积。

因此在脱硫剂进入循环流化床脱硫塔前，碳酸氢钠必须研磨至一定细度。

要去
除SO2碳酸氢钠细度须达到d90 < 20 μm。

可以去除95%以上的SO2。

该系统是钠基干法脱硫系统的关键设备，系统设备主要包括上料起重机、吨包卸料站、计量称、超细磨机以及送粉风机
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等。

袋装碳酸氢钠粉通过由上料起重机送到吨包卸料站进行拆卸，之后拆卸后的碳酸氢钠粉由卸料站仓底的星型卸灰阀送入超细磨粉系统。

磨粉系统包含喂料系统、分级研磨机、小苏打输送风机、带罐体的自动清洗系统等各个部件。

研磨系统工作流程：物料经过星型卸灰阀均匀进入研磨机，磨机研磨盘和分级轮在电机带动下高速旋转，小苏打物料受到高速旋转的研磨盘撞击之后粉碎，符合要求的物料进料分级轮进入下游系统中的，大的颗粒通过特制气流导向环作用重新进入研磨区再次粉碎，直至粒径达到设计要求。

粒径通过调整分级轮速度来调节。

之后经送粉风机喷入到钠基干法反应器内。

送粉风机置于碾磨机前。

系统设计研磨机一台，处理量：0.25t/h ，粒度≤20μ m，总功率40KW，品牌意大利OFFICINA。

投料均布器2 台，喷粉能力0.25t/h 。

2.3.2.2脱硫反应系统
在除尘器前烟道上喷入钠基粉体，钠基粉体在高温烟气的作用下激活，烟道内烟气与激活的钠基粉体充分
接触发生化学反应，烟气中的SO2及其他酸性介质被吸收净化。

具有在线自动调节功能，可以依据进出口SO2浓度调整碳酸氢钠粉喷入量。

保证SO2达标排放的同时，实现脱硫剂
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消耗量的最经济。

系统设计卧式钠基干法反应器一台。

2.3.3布袋除尘器系统
当脱硫后的含尘气体由脱硫塔进入布袋除尘器进风口，与导流板相撞击，在此沉降段内，粗颗粒粉尘掉入灰斗，起到预收尘的作用。

气流随后折转向上，通过内部装有金属架的滤袋，粉尘被捕集在滤袋的外表面。

除尘后的气体进入滤袋室上部的清洁室，汇集到出风管排出。

随着除尘器的连续运行，当滤袋表面的粉尘达到一定厚度时，气体通过滤料的阻力增大，布袋的透气率下降，用脉冲气流清吹布袋内壁，将布袋外表面上的粉饼层吹落，尘层跌入灰斗，滤袋又恢复了过滤功能。

滤袋的喷吹周期和脉冲时间由烟气净化系统的微机控制。

当滤袋阻力上升到一定数值后由微机逐次向脉冲阀的电磁阀供电，脉冲阀动作，压缩氮气经过喷吹管吹进滤袋内，在滤袋突然膨胀产生的振动和反向气流的作用下，附着在滤袋外表面的灰尘脱离滤袋落入灰斗。

当布袋除尘器进出口压差达到设定值1000～1200Pa（可根据调试情况调整），布袋除尘器将自动清灰，清灰结束后，重新计时。

除尘器的底部灰斗中的灰部分经输灰系统送灰仓储存。

烟气经布袋除尘器除尘后，经烟道进入引风机后进入后续处理工序。

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设置了烟气温度检测、除尘器运行压力检测、料位检测、运行设备故障检测、上位工控系统等先进的检测、监控设备。

脉冲袋式除尘器主要由下部支架、灰斗、中部箱体、上部箱体、滤袋、袋笼、喷吹装置、梯子、平台、测压装置等组成。

2.3.4后产物处理系统
由螺旋输送装置及吨包袋卸料装置等组成。

后产物由甲方自行处理。

SDS脱硫的副产物为硫酸钠，又名元明粉，为白色粉末；是工程中常用的早强剂。

作为混凝土中掺入的一种外加剂,常起到早强作用,加快混凝土的
凝结。

硫酸钠的掺量一般为水泥质量的0.5%～2%，能提高混凝土早期强度50%～100%，28 天强度有时提高，有时降低，提高幅度约在10%左右，因此SDS脱硫的副产物建议可以作为微粉添加剂使用。

2.3.4.1 除尘灰参数
介质性质：干法脱硫布袋除尘收集的产物灰；
堆积密度：0.8 ～1.2t/m3 ；
最大粒径：0～1 mm；
含水率：2%；
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1.3.4.2 卸灰输送
型式：机械螺旋输灰+吨包袋卸灰装置
排灰量：连续产灰量≤0.4t/h
烟气温度：90-130 ℃
2.3.5 脱硝系统
2.3.5.1 氨水溶液输送模块
同一期公用一套氨水储罐，通过氨水输送泵将20%的氨水输送到2#焦炉脱硫脱硝系统的氨水蒸发器。

设计卸氨泵，选用多级离心泵，脉动小配变频电机，过流材质为SUS304，具体选型为Q=30m3,H=20，mN=2.2kw。

氨水输送泵按照200%氨水用量设计，选用多级离心泵，脉动小配变频电机，过流材质为SUS304，选择品
牌为南方泵业，具体选型为Q=1m3,H=150，mN=2.2kw，一用一备。

氨水输送泵管道上设置卫生精细过滤器，防止氨泥及其他杂质堵塞管道和设备。

氨水输送系统的设备、工艺管道、管件过流材质的选用不低于不锈钢SUS304。

本系统管路及阀门过流材质选用SUS304材质。

该部分设有流量计、压力变送器、压力表等监测装置，流量计监测介质的流量并作为喷氨量的依据，然后通过控制变频
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器输出频率来达到所需的流量，本部分还设有手动调节装置，在自动控制系统出现问题时可以手动对流量进行调节，保证系统的长期连续运行，压力监测元件监测系统压力是否正常，并将压力信号传到中控
系统。

氨水流量采用背压和变频调节方式，氨水泵出口主管道安装现场显示的不锈钢涡街流量计一台, 氨水管路设有调节阀，压力变送器、压力表等。

2.3.5.2氨水蒸发喷射系统氨水储罐中的氨水通过氨水泵送至氨水蒸发器中，利用蒸汽热能气化为氨气，通过氨水蒸发器进口的调节阀控制氨水补给量，进而控制氨气发生量。

蒸发器换热面积按最低蒸汽温度设计，确保在最低蒸汽温度状态下仍然保证脱硝用氨气量，当蒸汽温度高时，通过控制氨水补给量及蒸汽供给量来控制氨气发生量。

氨水蒸发器采用热管式换热结构，放置在脱硝界区内。

蒸发器内部设计足够空间，保证蒸发后的氨气有足够的存储量并起到缓冲作用。

稀释风机：提供空气，作为NH3的载体，将NH3通过喷氨格栅喷入烟道中；同时降低NH3的浓度，确保NH3 处于爆炸浓度下限（15.7%）以下。

采用氨水作为还原剂时，在喷入烟气管道前需采用蒸汽对氨水进行蒸发。

氨被蒸发为氨气后，从脱硝反应器出口抽取一小部分热空气作为稀释风，对其进行稀释混合，形成浓度均匀的氨与空气的混合物，通过布置在烟道中的网格状氨喷嘴均匀
喷入SCR反应器前的烟气管道。

喷氨格栅：设置在SCR反应器上升烟道上，采用单元式控制，实现氨气与烟气的充分、均匀混合。

目前SCR系统普遍采用的是喷氨格栅的方法，即将烟道截面分成多个大小不同的控制区域，每个区域有若干个喷射孔，每个分区的流量单独可调，以匹配烟气中NOX的浓度分布。

喷氨部位的选取同NH3/NOx摩尔比一样重要。

加氨部位应在NOX浓度及烟气流速分布均匀的地方。

加氨量是根据SCR入口NOX浓度和允许的NOX排放浓度，通过反馈信号来修正喷氨量，实际运行中通常将NH3/NOx摩尔比控制在0.75 ～1.00 。

氨水储存及供应系统周边设有氨气检测器，以检测氨气的泄漏，并显示大气中氨的浓度。

当检测器测得大气中氨浓度过高时，在氨水站控制室会发出警报，操作人员采取必要的措施，以防止氨气泄漏的异常情况发生。

氨水储存及供应系统采取措施与周围系统适当隔离。

氨水蒸发器设有1 套。

2.3.5.3 氮气吹扫系统
2.3.5.4 喷氨系统
本工程采用外购20%氨水作为还原剂，从氨水站中氨水蒸发器出口接至脱硝现场。

喷氨系统由稀释风机、氨气/ 烟气混合器等组成。

喷氨系统的作用是保证氨气和混合烟气均匀，并保证氨气使用安全。

稀释风机的作用是降低喷入的氨气浓度。

氨气的爆炸极限为15.7%～27.4%（在空气中体积浓度），为保证安全和分布均匀，稀释风机流量按稀释后的氨体积浓度不超过5%设计。

氨气/ 烟气混合器置于稀释风机与喷氨格栅之间以保证烟气与氨气的完全混合。

混合器氨气入口管道上设置流量控制阀可对需要的氨喷入量进行控制。

2.3.5.5 脱硝反应器
反应器采用单仓室结构，SCR反应器的设计应充分考虑与周围设备布置的协调性及美观性。

反应器应根据现场实际情况设计成烟气竖直向上或下流动，反应器入口应设气流均布装置，反应器入口及出口段应设导流板，对于反应器内部易于磨损的部位应设计必要的防磨措施。

反应器内部各类加强板、支架应设计成不易积灰的型式，同时必须考虑热膨胀的补偿措施。

反应器由内、外钢支架组成整体钢结构，外部钢结构最重承担全部反应器的荷载，由于反应器内部烟气温
度在200-280 ℃左右，钢结构选用Q345材料脱硝段之前设置有喷氨格栅。

氨气系统的混合氨气经管道送至喷氨格栅，保证氨气与焦炉烟道废气充分混合，然后在脱硝催化剂的作用下发生还原反应。

催化剂表层与上层催化剂支撑钢梁之间应该有足够的空间以便于维护检修。

反应器设计应考虑内部催化剂维修及更换所必须的起吊装置。

反应器应设置足够大小和数量的人孔门。

反应器应配有快装快拆卸的催化剂测试元件。

反应器的设计必须保证烟气流动的均匀性，烟气进入第一层催化剂前的烟气温度分布、速度分布的均匀性（烟气流速最
大偏差不大于平均值± 15％，温度最大偏差值不大于± 10℃，氨与NOx摩尔比最大偏差不大于± 5%）以及烟气流出最后一层催化剂的NOx浓度分布和氨浓度分布的均匀性。

反应器入口处设烟气导流板，接应烟气顺畅进入反应器内部空间，以确保烟气的速度的均匀性，第一层催化剂上部设计有整流层，以确保烟气流场的均匀性。

催化剂清灰采用声波清灰器，反应器出口采用机械振动清灰
（2）低温催化剂脱硝的核心技术是低温脱硝催化剂技术。

采用蜂窝状30 孔低温催化剂。

蜂窝状催化剂前段硬化长度不小于20mm。

催化剂的初始反应活性k 应不低于35Nm/h；SO2/SO3转化率应不高于1%。

催化剂轴向抗压强度不应小于
2.5Mpa；径向抗压强度不应小于0.8Mpa。

未硬化催化剂的磨损率不应大于0.15%/kg ，硬化催化剂磨损率不应大于0. 08%/kg 。

催化剂单体采用模块化组装，组装箱体采用Q235 碳钢焊接，框架结构。

框架外形尺寸严格按照设计图纸施工，公差应不大于± 5mm，板面平面度不大于1.0mm，相邻板边垂直度不大于2mm，框架边缘不应有裂纹、锐边和毛刺。

设计低温SCR催化剂可布置3 层，初期设置2 层运行、1 层备用，在初期的2 层催化剂运行3 年后，增加布置第3层催化剂，然后每年循环更换1 层催化剂。

催化剂采用模块化设计以减少更换催化剂的时间。

催化剂模块采用钢结构框架，并便于运输、安装、起吊。

为便于处理和安装或从SCR反应器中移出，催化剂单元安装于碳钢篮子中形成单套模块运输。

催化剂单元与单元之间以及单元与篮框外壳之间设置有密封装置，用以防止未处理烟气的泄漏以及吸收外部振动。

催化剂模块设计有效防止烟气短路的密封系统，密封装置的寿命不低于催化剂的寿命。

催化剂各层模块规格统一、具有互换性，各品牌催化剂有互换性。

2.3.5.6 脱硝反应器技术参数
（1）处理烟气量：160000Nm3/h；
（2）烟气温度：230℃；
（3）设备耐负压：-7000Pa
（4）低温脱硝催化剂催化剂形态：30 孔蜂窝式低温催化剂；催化剂使用寿命：不低于3 年。

2.3.6热解析系统
虽然焦炉烟气中SO2 的浓度低，但是由于长时间的运行，仍存在铵盐沉积并堵塞催化剂的可能性，此时就需要对催化剂进行在线热解析（预计热解析周期在3-6 个月左右）。

为实现催化剂的在线热解析，系统配置一套热风炉系统，为催化剂热解析提供升温热源。

通过以上措施的综合应用和调节可以实现正常运行。

热风炉通过燃烧焦炉煤气，产生一定量的高温烟气，设计一台混风风机，引自布袋除尘器后脱硫烟气与高温烟气混合后，将高温烟气降至500℃，再通过我公司拥有专利的高温烟气混合装置对焦炉烟气进行升温，将烟气温度控制在270℃以上，然后送至SCR反应仓内。

当冬季焦炉烟气温度低于230℃，可以采用热风炉燃烧焦炉煤气，产生一定量的高温烟气，对烟气进行提温至230℃以上，以确保能正常喷氨，确保烟气能达标排放。

热风炉主要由燃烧器、燃烧室、主供气系统、点火系统、前处理系统以及控制系统组成。

燃烧喷嘴采用CFD 燃烧仿真技术进行模拟燃烧过程，确保燃烧器的高效、稳定燃烧；燃烧器采用分体设计，助燃空气风机可单独配备，并安装在风机房内，减小环境噪音；燃烧器设置有进风调节装置，通过控制系统控制伺服马达，来精确调节燃烧器进风。

此外，燃烧器具备燃气检漏、吹扫、点火、火焰监测、熄火保护、进气压力保护、风压保护、负荷调节功能，确保燃烧器长期安全稳定运行。

2.3.7风机机组烟气脱硫脱硝及汽水系统的阻力损失主要由引风机进行克服。

引风机采用离心风机，风机通过变频器来调节压力和流量。

引风机轴承采取相应冷却型式，引风机轴承上设有测温装置，入口设有测振装置，保证风机的良好运行。

风机要求能在工况烟气温度下长期稳定运行，处理能力满足最大工况烟气量条件。

（1）风机技术要求①输送物料名称：含尘烟气（含尘量：40mg/Nm3）温度：～260℃；②含尘烟气流量：360000 m3/h ；
③风压：7500Pa；
④风量允差：+10％～0；风压允差：+5％～0。

（2）电机技术要求
①电机电压：10KV；
②电机功率：1120KW。

（3）变频器技术要求
①变频器电压：10KV；
② 变频器功率：1250KW。

2.3.8在线监测系统
本系统主要为了保证SCR系统正常运行，有效控制烟气总量、NOx浓度，在进口烟道处设置NOx、O2、烟道流速、压力、温度点，根据各参数对氨气进行自动调节，以达到最优化的脱硝效果。

在反应器箱体设置压差仪、温度测试点，检测箱体内催化剂是否正常，控制吹灰器有效运行频率，清理催化剂表面粉尘，提高催化剂活性效率。

在反应器出口设置NOx、SO2、NH3、温度、压力检测点，检测催化剂性能，有效分析脱硝数据，分析脱硝效率及运行状况。