20190915焦炉烟气脱硝技术介绍

热力型NOX曲线图
从热力型NOX曲线可以看出，在温度低于1500 ℃时，热力型的氮氧化物浓度很低 ，当温度超过1500 ℃以后，热力型的氮氧化物浓度呈指数规律快速增长。
焦炉火道中心的温度分布图
下图为焦炉火道中心的温度分布，火焰中心温度最高点1850～2000K， 高度约1.5m。
立火道宽度中心NOx的浓度分布图
合计
100
压力：kPa(G) 气量： Nm3/h
温度：℃
5 20000
40
焦炉煤气杂质含量：mg/m3 成分 苯类 萘 吸收油 氨 焦油 有机硫 H2S 含量：mg/m3 ≤5000 ≤500 ≤300 ≤100 ≤50 ≤200 1000 成分 HCN 轻油份 H2O 含量：mg/m3 ≤200 ≤200 饱和
NOX排放浓度 氢气脱除率 脱除氢气纯度
压力 温度
mg/Nm3 %
Mol% MPa(G)
℃
≤300 ≥75.0 ≥90.0
0.05 40
4.4.6 典型工况情况下投资及能耗
项目 气柜 压缩机 脱苯、脱萘单元 TSA单元 脱氢单元 废气掺混单元
投资消耗表
投资/万元
能耗
～1200 ～800 ～400
部分焦化企业已有，根据实际情况考虑 一开一备
电 ～600 kW，循环水～50 t/h
部分焦化企业已有，根据实际情况考虑
～400
蒸汽～300 kg/h
～800
蒸汽～150 kg/h
～400
电～50 kW
具体实例解析
案例状况： 企业名称：河北XX独立焦化企业 原NOX排放浓度： 800～1000 mg/m3 现NOX排放浓度： ～450 mg/m3 工艺变化：通过气体分离技术将焦炉煤气中的氢气分离出来用于蒽油加氢工艺。脱氢后的煤 气（H2：20～30%）直接回焦炉加热。 案例解析： 该企业将脱氢后的焦炉煤气直接用于焦炉加热，因脱氢后煤气中H2含量降低，煤气燃烧速度 降低，致使燃烧废气中NOX浓度大幅度降低，取得较好的脱硝效果。验证了脱氢后焦炉气脱 硝的效果。 直接脱氢回用方案存在的缺陷：
“加热煤气调质技术”
大连迈泰克科技开发有限公司
主要内容
一、公司简介 二、焦炉烟气脱硝技术介绍 三、各类焦炉烟气脱硝技术特点和问题分析 四、加热煤气调质技术详细分析
一、公司简介
公司简介
成立于2008年 是集生产、工程和开发应用于一体的专业工程技术公司 在煤化工、石油化工等领域成功开发应用近200套工业分离装置 培养了一支专业的工程技术队伍，有丰富的工程设计开发经验，具有一流的工程设计
4.2 焦炉火道温度分布对Nox的影响
焦炉标准火道温度一般控制在1200～1350℃（比火焰锋面温度低：200～300℃）， 略高于热力型的氮氧化物温度曲线的拐点（1500℃ ）。火焰温度（特别是火焰锋面 温度）随加热燃烧控制状况的不同，一般都在1400～1700℃范围内，高于热力型的 氮氧化物温度曲线的拐点。因此控制火焰温度（特别是火焰锋面温度）是控制焦炉 氮氧化物排放的关键所在。控制煤气燃烧速度，降低火焰锋面温度。从源头上控制 NOX的产生，控制效果好，投资非常低。
焦炉加热煤气在焦炉燃烧室立火道内的燃烧属于扩散燃烧，在燃 烧过程中，氮氧化物的生成机理主要有：
热力型：高温燃烧引起； 燃料型：燃料中有含氮物质； 快速型：燃料浓度过高。
在焦炉加热燃烧过程中产生的氮氧化物95％来自于热力型。 热力型NOX生成浓度的两个主要因素：高温，高温区滞留时间。
无
应用少
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下图为立火道宽度中心NO的浓度分布。从图可看出，NO的生成主要 集中在上升火道的高温区，这也是热力型NO的生成特点。
4.3加热煤气调质技术的控制目标和措施
降低焦炉气氢气含量
降低炉内火焰锋面温度
大幅度降低NOX 的产生
焦炉烟气NOX达标排放
4.4 加热煤气调质工艺技术路线
4.4.1 工艺流程
4.4.2 工艺描述
◆ 运行成本低于低温SCR脱硝技术且具有潜在经济效益； ◆ 没有氨逃逸带来的二次污染； ◆ 不影响焦炉正常生产操作； ◆ 氢气为高附加值副产品； ◆ 回收部分烟道废气显热； ◆ NOX排放浓度低于200 mg/Nm3； ◆ 可以取消回炉煤气预热器。 ◆ 无燃爆风险
不同脱硝技术的技术经济性比较
名称
NOX脱除效率
2.2 燃烧中控制技术
A.助燃空气掺混烟道废气技术 B.焦炉热工调节技术 C.低氮燃烧器 D.选择性非催化还原技术
2.3 燃烧后控制技术
A.SCR选择性催化还原技术 B.臭氧或者双氧水氧化法 C.液体吸收法 D.吸附法 E.其他脱硝方法
燃烧法、石灰-石 膏法、电子束照 射法等，其中石 灰-石膏法可同时 脱除烟气中的 SO2和NOX，是一 种值得推广的方 法
4.4.3 脱氢后掺混废气焦炉立火道温度场
4.4.4典型工况条件下焦炉气脱氢的工艺路线
4.4.5 典型工况下各项指标及脱NOX指标模拟
典型焦炉气条件表（干）60万吨焦炉
序号
组分
V/%
1
H2
57.69
2
O2
0.37
3
N2
4
CO
4.82 9.04
5
CH4
21.66
6
CO2
7
C2+
3.41 3.01
三、各类焦炉烟气脱硝技术特点和Βιβλιοθήκη Baidu问题分析
3.1 燃烧前控制技术
A.焦炉自动测温测压系统 B.低NOX排放的焦炉炉体结构 C.加热煤气调质技术
可改善、不达标 已竣工无法改造
3.2 燃烧中控制技术
A.助燃空气掺混烟道废气技术 B.焦炉热工调节技术 C.低氮燃烧器 D.选择性非催化还原技术
可改善、不达标
投资
低氮燃烧 脱后≤300 mg/Nm3 低
能耗 低
二次污染
SNCR
40%～60%
低
低
无
存在问题 无
脱氮效率低，不达标
SCR
60%～90%
中
中
直接掺混法
40%～60%
低
低
煤气调质技术 脱后≤300 mg/Nm3 中
中
氨逃逸
投资较高、有燃爆风险安全隐患 大、催化剂寿命短，运行费用高
无
脱氮效率低，影响焦碳产量和质 量
◆焦炉煤气脱氢和净化
焦炉煤气富含大量氢气（55～60%），另外还含有少量的氨和氰化物。焦炉煤 气回炉加热前应尽量脱出氨和氰化物。氢气不仅是宝贵的化工原料，而且氢气的燃 烧速度快。焦炉煤气脱出氢气可以为后续加氢单元提供原料。
◆ 脱氢焦炉煤气掺混废气回炉
焦炉煤气脱氢后掺混废气回炉燃烧还可以有限降低可燃组分浓度，降低燃烧速 度，从而降低火焰锋面温度。
*单位热值大导致影响焦炭质量和煤气质量 *火焰温度未达到理想状态，脱硝效果有限 最终方案— 脱氢+废气掺混： *单位热值不变，保证焦炭质量 *炉内火焰温度均匀，火焰温度低，可进一步降低NOX含量，预期NOX 值～200 mg/m3
本技术的显著特点
本种炼焦工艺方法，通过脱氢的步骤调节焦炉的煤气组分，同时通过废气与助燃 空气混合的方式控制焦炉立火道内的氧气含量，利用上述方法控制立火道内的火焰温 度，以达到减少NOX生成的目的。具体技术优势如下：
高压放空气氢回收 储槽驰放气氢回收
天然气处理
– 脱水 – 脱CO2 – 脱烃 – 脱硫
有机蒸汽回收系统
– 丙烯单体回收 – 乙烯单体回收 – 丁烯单体回收 – 氯代烃单体回收 – 液化气回收 – 油气回收
焦炉技术
– 焦炉烟气脱硝前端处理 – 焦炉维护技术支持 – 干熄焦技术支持
二、焦炉烟气脱硝技术介绍
和加工配套能力，积累了丰富的客户资源保持了良好的客户关系 专有技术：中空纤维膜的特殊定制及改型
新型卷式有机蒸汽膜技术 叠片式有机蒸汽膜技术 焦炉烟气前脱硝专利技术 焦炉维护、保养技术支持 各类工程技术经验数据库
公司的核心产品和技术应用领域
膜法氢气回收系统
– 甲醇弛放气回收 – H2/CO调比 – 炼厂气氢回收 – 焦炉气、合成尾气回收CNG – 合成氨弛放气回收
氨水储罐（危险化学品）与 焦炉和余热锅炉的安全距离？
“白龙”—湿法脱硫和SCR
低温脱硝引发二次污染如何 解决？
B.臭氧或者双氧水氧化法 C.液体吸收法 D.吸附法 E.其他脱硝方法
二次污染的问题
与氧化法联用
投资运行费用较 高
四、加热煤气调质技术详细分析
4.1焦炉烟气氮氧化物NOX的生成机理
主要脱硝技术
• 燃烧前控制技术
2.1 • ——————前端治理技术
• 燃烧中控制技术
2.2 • ——————低氮燃烧技术
• 燃烧后控制技术
2.3 • ——————末端治理技术
2.1 燃烧前控制技术
新日铁SCOPE21炼焦新技术
A.焦炉自动测温测压系统 B.低NOX排放的焦炉炉体结构 C.加热煤气调质技术
焦炉串漏时的问 题 不适用焦炉
焦炉结构性问题 ，不具可实施性
3.3 燃烧后控制技术
A.SCR选择性催化还原技术
目前焦化脱硝的 主流技术
烟道
热工
需要注重的 问题
脱硝
装置
烟囱是否需要热热备？
烟道闸板转换需要多长时间 切换完成？
存在 脱硫脱硝装置检修或者出现
事故时焦炉烟气如何安全排
放的？ 风险