焦化廠焦爐煙囪SO2排放濃度達標的途徑(共9頁)

1、 HYPERLINK /forum.php?mod=viewthread&tid=74129 焦化廠焦爐煙囪SO2排放濃度(nngd)達標的途徑我國的大氣污染主要系煤煙型污染，其中污染物又以SO2和氮氧化物為主。因此，嚴格控制焦爐煙囪SO2的排放濃度及排放總量，對于控制大氣污染，從根本上改善大氣環(huán)境和生態(tài)環(huán)境具有重要的意義。本文圍繞焦化行業(yè)實施煉焦化學工業(yè)污染物排放標準（GB16171-2012）后，焦爐煙囪SO2排放濃度限值如何達標進行(jnxng)了分析，并提出了具有針對性的、旨在控制SO2排放濃度限值的技術(shù)和管理措施，供焦化企業(yè)參考借鑒。1 焦化廠焦爐煙囪SO2排放濃度(nngd)現(xiàn)狀

2、焦爐煙囪的廢氣中SO2源自： （1）焦爐加熱用焦爐煤氣中的硫化氫燃燒生成的SO2。 （2）焦爐加熱用焦爐煤氣中的有機硫燃燒生成的SO2。 （3）因焦爐爐體竄漏導致荒煤氣進入燃燒系統(tǒng)，其中所含的硫化物燃燒生成的SO2。 以上三者中的硫皆來源于入爐配合煤中的全硫。我國現(xiàn)行的焦化行業(yè)準入條件（2008年修訂）中關(guān)于主要產(chǎn)品質(zhì)量規(guī)定：工業(yè)或其他焦爐煤氣中硫化氫的質(zhì)量濃度應250 mg/m3（修訂前的準入條件規(guī)定為300 mg/m3）。準入條件中規(guī)定的執(zhí)行標準，已被2012年10月1日起開始執(zhí)行的，由國家環(huán)境保護部、國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局頒布的煉焦化學工業(yè)污染物排放標準（GB16171-2012 )取

3、代。由于執(zhí)行排放標準的變更，依據(jù)以前的焦爐煤氣硫化氫含量標準設(shè)計的工藝及裝備已經(jīng)不能適應GB16171-2012的要求。以焦爐煙囪SO2排放質(zhì)量濃度限值為例，新標準規(guī)定：2012年10月1日起其限值為100 mg/m3; 2015年1月1日起為50 mg/m3。當前焦化廠煙囪SO2排放濃度限值大多已不能達標，而2015年1月以后所面臨的形勢將更為嚴峻。 我國焦化廠當前焦爐加熱用焦爐煤氣中的硫化氫含量與配套運行的煤氣脫硫工藝及其脫硫效率有關(guān)，見表1。表1 焦爐煤氣脫硫工藝(gngy)及脫硫效率脫硫工藝脫硫效率煤氣中硫化氫設(shè)計質(zhì)量濃度mg/m3凈煤氣硫化氫質(zhì)量濃度，mg/m3凈化前凈化后氨為堿源的

4、濕式氧化HPF法9850001002001000以碳酸鈉作堿源的ADA法98500010020250AS法965000200400900真空碳酸鈉法905000500500700真空碳酸鉀法965000200400700改進型的HPF法99.81000020510氨為堿源壓力脫酸的FAS法955000200250300TH法965000200200FRC法99.850002020Sulfiban法976000200200碳酸鈉作堿源的濕式氧化法（催化劑888）99.8100002020 由表1可見，供焦爐加熱用的焦爐煤氣中硫化氫的質(zhì)量濃度大多波動于2001000 mg/m3，且普遍偏高。使得本

5、已不適應脫硫效率要求的脫硫工藝（如HPF法等）未得到有效改進而繼續(xù)推廣應用。及至煉焦(lin jio)化學工業(yè)污染物排放標準(GB16171-2012）于2012年10月1日實施后，幾乎全焦化行業(yè)焦爐煙囪SO2排放濃度限值鮮有達標者，形勢(xngsh)異常嚴峻。2 焦爐煙囪廢氣中SO2來源構(gòu)成分析2.1 焦爐加熱用焦爐煤氣中硫化氫燃燒所生成的SO2 配合煤中的全硫在現(xiàn)代常規(guī)焦爐時有30%35%進入煤氣中，進入煤氣中的硫主要以硫化氫的形態(tài)存在，故煤氣中硫化氫的含量取決于配合煤的全硫?？梢愿鶕?jù)配合煤的全硫預測煤氣中的硫化氫含量，見表2。表2 焦爐煤氣中硫化氫含量(hnling)與配合煤全硫的關(guān)系配

6、合煤中全硫煤氣中硫的質(zhì)量分數(shù)煤氣中硫化氫的質(zhì)量濃度g/m3配合煤中全硫煤氣中硫的質(zhì)量分數(shù)煤氣中硫化氫的質(zhì)量濃度g/m30.60.210560.70.245670.80.280780.90.315891.00.350910 從配合煤轉(zhuǎn)入煤氣中的硫，特別是以硫化氫形態(tài)存在(cnzi)的無機硫，雖與配煤的煤質(zhì)結(jié)構(gòu)及煤中硫的存在形態(tài)以及煉焦溫度等因素有關(guān)，但就生產(chǎn)冶金焦而言，表2的預測值已相當準確，可供參考。 由表1和表2可見(kjin)，大多數(shù)脫硫工藝的脫硫前煤氣中硫化氫質(zhì)量濃度的設(shè)計值為50006000 mg/m3, 相當于入爐配合煤的全硫為0.6%0.7%。因基于降低生產(chǎn)成本的考慮，近年來高硫肥

7、煤和高硫主焦煤等配入比例呈升高趨勢，致使入爐煤的全硫達0.9%1.0者已不鮮見。由于脫硫前煤氣中硫化氫含量已遠遠超過設(shè)計值，因而勢必推高凈化后煤氣中硫化氫的含量，有的凈煤氣中硫化氫的質(zhì)量濃度甚至在1000 mg/m3以上。 應當指出，在氧化法脫硫過程中，脫硫催化劑的性能對脫硫效率和副反應速率有著重要影響。在相同或相近的脫硫條件下，性能優(yōu)良的脫硫催化劑可以明顯提高脫硫效率，并可顯著減少脫硫廢液的外排量。用于加熱焦爐的凈煤氣中硫化氫含量的變化也將直接影響到焦爐煙囪廢氣中SO2的排放濃度。2.2焦爐加熱用焦爐煤氣中有機硫燃燒所生成的SO2 凈化前焦爐煤氣中有機硫含量大約是無機硫的5%10%，并與入爐

8、配合煤中的硫化物結(jié)構(gòu)及煉焦條件有關(guān)。荒煤氣中的有機硫主要包括：二硫化碳（CS2）、羰基硫（COS）、噻吩（C4H4S）、甲基噻吩（C5H6S）、甲硫醇（CH3HS），還有少量的其他硫醇、硫醚類有機硫。荒煤氣中有機硫的總質(zhì)量濃度為500900 mg/m3，詳見表3。表3 荒煤氣(miq)中的有機硫名稱質(zhì)量濃度mg/m3分子中硫質(zhì)量分數(shù)沸點CS230050084.246.3COS10020053.350C4H4S10015038.184.2C5H6S51032.6114CH3HS566.65.96注：由于(yuy)乙硫醇、甲硫醚等含量很低，且其含硫也低，對總有機硫含量影響極微，故可忽略。 荒煤氣中

9、有機硫的平均含硫質(zhì)量分數(shù)約60%，其總含硫質(zhì)量濃度300600 mg/m3。因此，脫除煤氣中的有機硫?qū)τ诮档?jingd)焦爐煙囪廢氣中SO2濃度具有重要意義。 在焦爐煤氣凈化過程中，幾乎所有工序均具脫除有機硫的作用，只是工藝條件越適合有機硫的脫除，其脫除率也越高。如煤氣中有機硫含量最多的CS2和噻吩等，可在粗苯工序的洗苯過程中充分脫除。當貧油含苯的質(zhì)量分數(shù)0.2%，洗苯溫度為2527時，煤氣中的有機硫可獲得理想的脫除效果。粗苯中的有機硫質(zhì)量分數(shù)為0.65%2.00%，主要有CS2、C4H4S、C5H6S等。粗苯中的有機硫含量波動極大，這從一個側(cè)面說明了入爐煤含硫與工藝條件對其影響之大。例如，

10、粗苯中含CS2的質(zhì)量分數(shù)為0.3%1.5%, C4H4S的質(zhì)量分數(shù)為0.2%1.0%。粗苯中含有機硫之多，也從另一個側(cè)面說明了借助洗苯過程可以有效地脫除煤氣中有機硫的關(guān)鍵組分，從而極大地降低煤氣中的有機硫含量。 從表3荒煤氣中有機硫化物的沸點可以大致判斷其在洗苯過程中被洗油吸收的可能性。噻吩的沸點是84.2，與苯的沸點接近，易被洗油吸收，其吸收效率應高于苯的吸收效率。甲基噻吩的沸點是114，與甲苯的沸點接近，更易被洗油所吸收（與苯和甲苯相比）。CS2的沸點雖較低，但極易在脫苯過程從洗油中脫除，從而為在洗苯過程中吸收CS2創(chuàng)造了條件。前述粗苯中含較高濃度的CS2和噻吩，足見洗苯過程對脫除煤氣中有

11、機硫的重要作用。至于羰基硫的脫除，可借助其溶于水的特性。如在20的1 m3水中可溶解氣態(tài)羰基硫1.4 kg，所以應當重視降低初冷、終冷溫度，以促進氣態(tài)COS溶解于水而脫除部分羰基硫。 為了促進煤氣中有機硫的脫除，應當從煤氣凈化的各個環(huán)節(jié)重新審視其設(shè)計、生產(chǎn)對脫除有機硫的影響，以期有意識地優(yōu)化脫除有機硫的工藝條件。從設(shè)計和生產(chǎn)的傳統(tǒng)著眼點向更有利于有機硫脫除的全新著眼點轉(zhuǎn)移，以適應新的不斷嚴格化的環(huán)境保護要求。如采用負壓脫苯工藝，可以提高苯族烴及有機硫的脫除效率，使貧油含苯的質(zhì)量分數(shù)降到0.1%以下。在回收苯類產(chǎn)品的同時，亦可實現(xiàn)有機硫產(chǎn)品的資源化回收，同時可大幅提高系統(tǒng)脫除有機硫的效率。當然，

12、在前述脫硫工藝的脫硫過程中，也有著不同程度的脫除有機硫的作用，應當重視挖掘其脫除有機硫的潛力。2.3荒煤氣因爐體竄漏燃燒產(chǎn)生的SO2 焦爐爐體竄漏而致荒煤氣中的硫化物從炭化室經(jīng)爐墻縫隙竄漏至燃燒室，并燃燒生成SO2，導致焦爐煙囪廢氣中SO2濃度升高。荒煤氣中所含的硫化物以硫化氫為主，其總質(zhì)量濃度一般為650010000 mg/m3, 是凈化后煤氣的1525倍。因此，雖然僅有少量荒煤氣竄漏，也會對焦爐煙囪廢氣SO2排放濃度達標構(gòu)成嚴重影響。 荒煤氣因爐體竄漏燃燒所產(chǎn)生的SO2質(zhì)量濃度為1300020000 mg/m3，以漏氣率2%3%計，則每噸入爐煤所產(chǎn)生的荒煤氣有710 m3漏入燃燒系統(tǒng)，約占

13、焦爐加熱用煤氣的4%6%。若焦爐加熱用焦爐煤氣中硫化氫含量按現(xiàn)行行業(yè)的準入標準（質(zhì)量濃度250 mg/m3）計，焦爐煙囪廢氣SO2排放的質(zhì)量濃度將達到230300 mg/m3，與GB16171-2012中焦爐煙囪SO2排放濃度限值相距甚遠，是達標值的2.53倍（2015年1月1日前）或56倍（2015年1月1日后）。 從上述焦爐煙囪排放SO2來源構(gòu)成看，焦爐用焦爐煤氣加熱時，來自加熱煤氣中硫化氫的SO2占30%33%；來自煤氣中有機硫的SO2占9.6%12.5%；來自荒煤氣中的硫竄漏至燃燒系統(tǒng)的SO2約占55%65%。可見，來自加熱煤氣中硫化氫的SO2約占1/3，來自荒煤氣竄漏的SO2占50以

14、上，是焦爐煙囪SO2的主要來源。故降低焦爐加熱用煤氣的硫化氫含量、降低荒煤氣漏氣率以及控制焦爐入爐煤硫分是焦爐煙囪SO2排放濃度限值達標的關(guān)鍵所在。3 焦爐煙囪SO2排放濃度限值達標的措施 （1）鑒于焦爐加熱用凈煤氣中硫化氫質(zhì)量濃度一般在250 mg/m3以上，且占焦爐煙囪SO2排放量的比例較高，故應對現(xiàn)行的HPF法、AS法等不適應SO2排放標準要求的脫硫工藝果斷采取技術(shù)改造措施，使凈煤氣中硫化氫的質(zhì)量濃度降至20 mg/m3。 （2）強化焦爐生產(chǎn)的技術(shù)管理，嚴格執(zhí)行焦爐的溫度、壓力制度，加強焦爐護爐鐵件管理。通過護爐鐵件給焦爐砌體施加連續(xù)、合理的保護性壓力，提高焦爐砌體的嚴密性，爭取將焦爐漏

15、氣率控制在2以下。 （3）改善粗苯工段洗苯、脫苯的技術(shù)指標，為在洗脫苯過程中脫除有機硫創(chuàng)造條件。實踐證明，在洗脫苯條件充分優(yōu)化的情況下，將煤氣中有機硫質(zhì)量濃度降低至100 mg/m3以下是不存在問題的。 （4）如果上述措施實施達到了預期效果，焦爐煙囪SO2排放濃度仍不能達標時，則應考慮進一步降低入爐煤硫分。實踐證明，無機硫及有機硫脫除程度已達到前述要求，且焦爐漏氣率2%，一般情況下，入爐煤硫分在0.8左右，焦爐煙囪SO2排放質(zhì)量濃度可保持在100 mg/m3。若需降至 50 mg/m3，則必須將入爐煤硫分降至0.7%左右。焦爐漏氣率對焦爐煙囪SO2排放濃度達標影響最大，漏氣率升高，則必須用降低

16、入爐煤硫分加以平衡。反之，漏氣率降低，則可為提高入爐煤硫分拓展更大空間。4 結(jié)語 （1）從環(huán)保角度出發(fā)，控制SO2排放勢在必行。焦化企業(yè)必須提高實施GB16171-2012新環(huán)保標準的緊迫感，主動自覺采取措施，確保焦爐煙囪SO2排放濃度達標。 （2）從煉焦過程硫平衡分析，為使焦爐煙囪SO2排放濃度達標，必須對現(xiàn)有煤氣脫硫工藝進行技術(shù)改造，并提升脫硫效率，同時強化有機硫的脫除，使凈煤氣中硫化氫的質(zhì)量濃度20 mg/m3，有機硫的質(zhì)量濃度100 mg/m3。 （3）強化焦爐的生產(chǎn)技術(shù)管理，加強焦爐爐體的維護工作，力爭將焦爐漏氣率控制在2%。在此基礎(chǔ)上，調(diào)整入爐煤硫分，以確保焦爐煙囪SO2排放達標。 （4）任何標準的實施都將涉及企業(yè)的經(jīng)濟負擔，涉及企業(yè)的生產(chǎn)成本，涉及企業(yè)的技術(shù)支撐條件。在當前焦化企業(yè)經(jīng)營十分困難的情況下，實施類似GB16171-2012中的多數(shù)指標均會給企業(yè)帶來難以承受的經(jīng)濟負擔和技術(shù)支撐