碳酸钠半干法脱硫 低温脱硝一体化工艺

加热焦炉烟气 高温催化还原脱硝工艺

SICS法催化氧化（有机催化法）脱硫脱硝工艺

活性炭/焦脱硫脱硝工艺

1.脱硫脱硝原理

采用半干法脱硫工艺，使用Na2CO3溶液为脱硫剂，其化学反应式为：

Na₂CO₃ SO₂→Na₂SO₃ CO₂（1）

2Na₂SO3 O2→2Na₂SO₄（2）

脱硝采用NH₃-SCR法，即在催化剂作用下，还原剂NH₃选择性地与烟气中NO_x反应，生成无污染的N₂和H₂O随烟气排放，其化学反应式如下：

4NO 4NH₃ O₂→4N₂ 6H₂O （3）

2.工艺流程

焦炉烟气被引风机引入工艺系统，先脱硫除SO₂，后除尘脱硝，再脱除颗粒物和NO_x，最后经引风机增压回送至焦炉烟囱根部（见图1）。

图1 碳酸钠半干法脱硫 低温脱硝一体化工艺流程示意

该工艺主要由以下系统组成：

脱硫系统由脱硫塔及脱硫溶液制备系统组成。Na₂CO₃溶液通过定量给料装置和溶液泵送到脱硫塔内雾化器中，形成雾化液滴，与SO₂发生反应进行脱硫，脱硫效率可达90%。脱硫剂喷入装置与系统进出口SO₂浓度联锁，随焦炉烟气量及SO₂浓度的变化自动调整脱硫剂喷入量。

核心设备为烟气除尘、脱硝及其热解析一体化装置，包括由下至上集成在一个塔体内的除尘净化段、解析喷氨混合段和脱硝反应段。

氨系统负责为烟气脱硝提供还原剂，可使用液氨或氨水蒸发为氨气使用。

热解析系统负责为脱硝装置内的催化剂提供380-400℃高温解析气体，分解黏附在催化剂表面的硫酸氢铵，净化催化剂表面。

3.工艺特点

①半干法脱硫设置在脱硝前，将烟气中的SO₂含量脱除至30mg/Nm³以下，以保证后续的高效脱硝。

②烟气脱硫、除尘、脱硝、催化剂热解析再生一体化，节省投资、运行费用低、占地面积少。

③脱硝前先除尘，以减少粉尘对催化剂的磨损、延长催化剂使用寿命。

④通过除尘滤袋过滤层和混合均流结构体的均压作用，使烟气速度场、温度场分布更加均匀，可提高脱硝效率。

⑤氨气通过网格状分布的喷氨口喷入装置内，高温热解析气体通过孔板送风口送入烟气中，使氨气与烟气、高温热解析气体与烟气接触更充分，混合更均匀。

⑥在不影响正常运行的条件下，可在线利用高温烟气分解催化剂表面黏性物质，提高脱硝催化效率和催化剂使用寿命。

⑦省略传统工艺中的催化剂清灰系统。

⑧烟气通过滤袋在过滤过程中，与滤袋外表面滤下的未反应脱硫剂充分接触，进一步提高烟气的脱硫效率。

⑨半干法脱硫温降小（＜30℃），除尘脱硝一体化缩短流程，减小整体温降，回送烟气温度大于150℃，满足烟囱热备要求。

⑩烟气在高于烟气露点温度的干工况下运行，不存在结露腐蚀的危险，无需做特殊内防腐处理。

4.投资与操作成本

投资成本约为35-45元/吨焦，操作成本约为12.6元/吨焦。

1.脱硝原理

在催化剂存在的条件下，烟气中NOx与喷入的氨发生还原反应，生成N₂和H₂O，实现脱除NOx。反应温度通常在290-420℃之间，脱硝反应式为：

4NO 4NH₃ O₂→4N₂ 6H₂O （1）

2NO₂ 4NH₃ O₂→3N₂ 6H₂O （2）

NO NO₂ 2NH₃→2N₂ 3H₂O （3）

式（1）和式（3）是主要反应，因为烟气中90%以上NO_x是以NO形式存在。

2.脱硝工艺流程

用主抽风机从焦炉总烟道引出原烟气，经过GGH换热或加热炉加热至320℃（加热炉用焦炉煤气加热）。热烟气进入SCR反应器，与加入的脱硝剂（液氨）在催化剂作用下进行选择性还原反应，达到高效脱硝目的。脱硝后的洁净烟气进入GGH，加热原烟气，从GGH出来的洁净烟气经余热锅炉加热冷水，回收热能后，进入烟囱排至大气（见图1）。

该脱硝工艺装置主要由GGH（烟气-烟气换热器）、烟气加热炉、余热锅炉、SCR反应器、氨站等组成。

图1 加热焦炉烟气 高温催化还原脱硝工艺流程示意

3.高温脱硝工艺特点

1）脱硝效率可达70%，能够满足150mg/m³排放标准。

2）脱硝效率稳定，对于低NO_x排放有更稳定的脱硝能力。

3）一般SCR脱硝系统的最佳反应温度为350℃，为此设置了烟气-烟气换热器GGH，让SCR出口350℃净化后的烟气与180℃原焦炉烟气换热，使原焦炉烟气升高至350℃，减少COG燃料的消耗量，极大地降低了系统能耗。

4）为使进入SCR反应器的原焦炉烟气达到最佳脱硝温度（320-370℃），系统还设置一套以焦炉煤气或高炉煤气为主燃料的加热炉。从加热炉出来的烟气温度为700-800℃，和原焦炉烟气进行混合加热，将欲脱硝的焦炉烟气温度升高至350℃。

5）设置了一套余热锅炉系统。从GGH出来的洁净烟气温度为200℃，进入余热锅炉，将冷水（20℃）加热至100℃，生产热水用于采暖或供热，达到节能降耗目的。

6）SCR反应器系统采用蜂窝波纹板式催化剂；布置形式为“2 1”，即两层运行一层预留；脱硝剂为液氨；最佳反应温度约320℃；催化剂能承受运行温度400℃不少于5h的考验，而不产生任何损坏。SCR反应器设置一套氨/烟气混合均布系统。

4.投资与操作成本

装置占地面积为95m×20m；装置投资费用约7720万元（对应247万吨/年焦炭产能）；吨焦投资成本为31.3元；吨焦脱硝操作成本约12.8元。