推焦烟气的高活性氢氧化钙干法脱硫应用实践

李 会，包晓林，胡 亮

（陕西黄陵煤化工有限责任公司，陕西 延安 716000）

焦化行业是我国重要的经济产业，也是重污染行业，当前各焦化企业按照GB 16171—2012《炼焦化学工业污染物排放标准》基本实现了焦炉烟气脱硫脱硝除尘的超低排放，但大多数企业未开始地面站推焦的脱硫减排工作。根据GB 16171—2012表6大气污染物特别排放限值以及《炼焦化学工业大气污染物排放标准》（征求意见稿）表1大气污染物排放限值要求，推焦烟气SO2排放限值为30 mg/m3（质量浓度），而多数焦化企业的推焦烟气SO2排放浓度不能满足此要求。

陕西黄陵煤化工有限责任公司（简称黄陵煤化工）现有4座65孔5.5 m捣固焦炉，配套4套推焦地面站。地面站烟气中SO2排放浓度满足GB 16171—2012表5新建企业大气污染物排放浓度限值（质量浓度50 mg/m3）要求，不满足GB 16171—2012表6大气污染物特别排放限值以及《炼焦化学工业大气污染物排放标准》（征求意见稿）表1大气污染物排放限值规定，为达到两者要求的排放限值（质量浓度30 mg/m3），黄陵煤化工建设了推焦烟气脱硫装置。

1 推焦烟气的特点

焦炉推焦时，会产生大量阵发性高温含尘烟气，同时红焦在空气中燃烧，形成强烈的对流浓烟，在焦炭热浮力及地面站风机的作用下烟气被收入安装在拦焦车上的吸气罩，然后通过接口翻板阀等特殊的转换设备，使烟气进入集尘干管，送入预除尘系统对较大的颗粒进行相分离，随后烟气进入脉冲袋式除尘器净化后经风机送入烟囱高空排放。

目前地面站只能将推焦烟气中的粉尘脱除，烟气中还伴随着高浓度的SO2，其瞬时质量浓度最大可达500 mg/m3。推焦过程只持续1分多钟，每小时推焦4～6炉，属于间歇式操作，而烟气温度在集尘干管内最高仅80℃，到除尘器入口温度约60℃，烟囱出口温度约45℃，整体温度较低。

2 脱硫工艺选择及脱硫剂性能

目前焦化行业内焦炉烟气脱硫工艺主要有小苏打干法脱硫、钙基移动床干法脱硫、钙基循环流化床半干法脱硫，而推焦烟气干法脱硫目前的应用案例较少，已知焦化企业采用的推焦干法脱硫工艺有石灰石-石膏法脱硫、小苏打干法脱硫、钙基移动床干法脱硫、高活性氢氧化钙干法脱硫。国内大部分焦化企业采用的方法是将焦炉推焦烟气引入湿法脱硫系统，其工艺复杂，投资大，设备容易腐蚀损坏，维修困难，而且会产生少量危废。

黄陵煤化工通过调研焦化企业及对干法脱硫工艺进行对比（见表1），发现高活性氢氧化钙干法脱硫工艺虽然国内采用较少，但其投资小，改造周期短，工艺操作简单，处理效果好，且高活性氢氧化钙具有高比表面积、高孔容、高有效钙含量的物性特点以及高效的酸性污染物捕捉能力（高活性氢氧化钙与普通氢氧化钙的性能见表2），因此选择高活性氢氧化钙干法脱硫工艺作为推焦烟气脱硫工艺。

表1 3种干法脱硫工艺对比

表2 高活性氢氧化钙与普通氢氧化钙的性能

3 脱硫效果

黄陵煤化工于2021年11月由青岛沃德杰创环保科技有限公司建成4套推焦烟气脱硫装置，并采用高活性氢氧化钙粉剂干法烟气脱硫及VOC活性炭吸附工艺。投产初期，设备运行过程经过多次数据实践，药剂用量达到最有效值。4套推焦烟气脱硫装置投产后，2#、3#焦炉推焦地面站烟囱出口SO2质量浓度（小时均值）＜30 mg/m3，1#、4#焦炉推焦地面站烟囱出口SO2质量浓度（小时均值）＜20 mg/m3。

脱硫装置未启动前，2#、3#焦炉推焦地面站SO2质量浓度瞬时值达到500 mg/m3，1#、4#焦炉推焦地面站SO2质量浓度瞬时值达到300 mg/m3。

脱硫装置为间歇式喷射，当地面站风机启动高频率信号时，操作人员在控制室启动脱硫装置，脱硫剂通过罗茨风机喷射至除尘器前的烟道内进行脱硫。

现场对比了1#、4#脱硫装置启动后脱硫剂喷射量对SO2出口浓度的影响：（1）当自动加料变频器的频率在～5 Hz时，脱硫剂喷射量为100 kg/h，每次下料喷射时间为2.5 min，此时SO2质量浓度瞬时值由之前的300 mg/m3下降至100 mg/m3，小时均值的SO2排放质量浓度＜15 mg/m3。（2）当自动加料变频器的频率在～10 Hz时，脱硫剂喷射量为200 kg/h，每次下料喷射时间为2.5 min，此时SO2质量浓度瞬时值由之前的300 mg/m3下降至30 mg/m3，小时均值的SO2排放质量浓度下降至5 mg/m3。（3）当自动加料变频器的频率在～10 Hz时，脱硫剂喷射量为200 kg/h，每次下料喷射时间为2.5 min，间隔1炉出焦喷射脱硫剂1次，SO2质量浓度瞬时值由之前的300 mg/m3下降至80 mg/m3，整体小时均值的SO2排放质量浓度＜20 mg/m3。

现场运行中发现，自动加料变频器的频率设定在5 Hz时，系统稳定性稍差，分析发现是自动加料器设备本身原因所致，因此黄陵煤化工将自动加料变频器的频率设置在10 Hz，同时间隔1炉焦炭喷射1次脱硫剂，同样能达到质量浓度30 mg/m3的超低排放要求。

此外，黄陵煤化工在生产实践中发现高活性氢氧化钙脱硫剂不仅能够在烟道内与SO2发生反应，而且被除尘器滤袋收集后附着在滤袋上也能与SO2反应。

推焦烟气脱硫装置投运后，脱硫副产物每天增加量约800kg，占地面站除尘灰质量的8%～10%，含量较高，因此黄陵煤化工将其运输至燃煤电厂进行燃烧。

4 结 语

陕西黄陵煤化工有限责任公司推焦烟气脱硫装置的应用实践表明，高活性氢氧化钙干法脱硫工艺能够有效应用于推焦烟气脱硫，其设备投资低，工期短，运行费用低，同时避免了其他脱硫工艺需升温加热的弊端，降低了能量消耗，达到了碳减排的目的。