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（江蘇沙鋼集團(tuán)有限公司，江蘇張家港 215600）

1 影響脫硫效率的主要因素

HPF法是一種以氨作為碳源的脫硫工藝，具體實(shí)踐中將脫硫液內(nèi)揮發(fā)氨含量控制在一定水平具有很大現(xiàn)實(shí)意義，國(guó)內(nèi)很多焦化廠把揮發(fā)氨的質(zhì)量濃度控制在6g/L以上[1]。但因?yàn)槊摿虻脑偕^(guò)程屬于放熱反應(yīng)，反應(yīng)階段放出的熱量會(huì)誘導(dǎo)脫硫液溫度上升過(guò)程，進(jìn)而造成部分氨揮發(fā)至外界，在這樣的工況下，脫硫液內(nèi)揮發(fā)氨含量相應(yīng)降低。但若脫硫液溫度過(guò)低，就會(huì)削弱脫硫催化劑的反應(yīng)活性，以致再生反應(yīng)速度遲緩?fù)七M(jìn)。鑒于以上情況，實(shí)際生產(chǎn)中務(wù)必把脫硫液溫度調(diào)控在適當(dāng)區(qū)間內(nèi)。

當(dāng)脫硫反應(yīng)溫度過(guò)低時(shí)，脫硫液內(nèi)揮發(fā)氨含量偏高，但因催化劑活性偏差，以致脫硫效率偏低。伴隨溫升過(guò)程，盡管脫硫液內(nèi)揮發(fā)氨含量有一定下降，但因催化劑自身活性提升，與之相伴隨的是脫硫效率的提高。但若脫硫反應(yīng)溫度高于45℃時(shí)，將會(huì)導(dǎo)致脫硫液內(nèi)揮發(fā)氨含量明顯降低，脫硫效率也相應(yīng)下跌。

HPF法脫硫?qū)嵺`中一定會(huì)生成（NH4）2S2O3、NH4CNS等鹽類物質(zhì)，以上這些副鹽除了局部會(huì)在熔硫階段流散，多數(shù)會(huì)聚集在脫硫廢液內(nèi)，生成的鹽類不僅會(huì)耗用掉部分氨，當(dāng)其聚集到一定濃度時(shí)，也會(huì)拖延脫硫階段催化反應(yīng)速度，進(jìn)而造成脫硫效率降低。故而從這個(gè)角度上分析，精準(zhǔn)調(diào)控脫硫液內(nèi)副鹽含量是提升脫硫效率的有效方法之一。如果脫硫液內(nèi)副鹽含量偏低，脫硫效率就會(huì)維持在一個(gè)相對(duì)較高的層面上，但是當(dāng)其含量大于250g/L以后，脫硫效率便會(huì)開(kāi)始逐漸呈現(xiàn)出降低趨勢(shì)，特別是副鹽含量臨近400g/L時(shí)，脫硫效率驟然降低。

采用HPF法脫硫時(shí)，選用氨作為堿源，PDS于對(duì)苯二酚均作為催化劑，脫硫液內(nèi)催化劑濃度是影響催化反應(yīng)速率的主要因素之一，進(jìn)而對(duì)脫硫工效形成間接性影響。系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)階段，因采用的工藝條件有一定差異，故而對(duì)催化劑的需求也有區(qū)別，盡可能維持脫硫液內(nèi)催化劑濃度的恒定性，是穩(wěn)定脫硫效率的有效方法之一。在其他工藝較穩(wěn)定的工況下，脫硫效率高低和催化劑含量多少之間存在正比例關(guān)系。當(dāng)PDS、對(duì)苯二酚分別被控制在（10~15）×10-6、0.2~0.4g/L時(shí)，基本上能將脫硫效率維持在一個(gè)較高的層次。

在再生階段中，需要對(duì)脫硫富液通進(jìn)大量的壓縮氣體，其兼具兩個(gè)作用，一是參與反應(yīng)過(guò)程，二是浮選硫泡沫。再生空氣量的多少，還會(huì)對(duì)脫硫再生反應(yīng)強(qiáng)度形成直接影響，作用于脫硫液的吸收效率與效果，也關(guān)系著硫泡沫的浮選情況，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)脫硫液內(nèi)懸浮硫含量的有效控制，減少或規(guī)避發(fā)生脫硫塔堵塔的狀況。站在現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)的角度分析，一定要將再生塔空氣鼓風(fēng)強(qiáng)度調(diào)控在90~110m3/（m2·h），此時(shí)能取得較滿意的成績(jī)，并且嚴(yán)禁工作人員大幅調(diào)整再生空氣量。

油與萘是煤氣內(nèi)的主要雜質(zhì)，當(dāng)以上雜質(zhì)的含量較高時(shí)，脫硫塔內(nèi)便會(huì)聚沉很多油和萘，其會(huì)直接減縮填料的傳質(zhì)面積，脫硫的吸收效率隨之降低。另外，部分焦油還會(huì)在脫硫液內(nèi)溶解，催化劑活性與脫硫效率同時(shí)降低。故而，應(yīng)加強(qiáng)鼓風(fēng)機(jī)后煤氣內(nèi)雜質(zhì)含量的控制，這是穩(wěn)定與提升實(shí)際脫硫效率的重要基礎(chǔ)。

2 脫硫脫硝工藝流程

焦化生產(chǎn)實(shí)踐中，生成的廢氣多會(huì)通過(guò)管路聚集至總煙道中，隨后被排出至外界，故而通常會(huì)在總煙道中進(jìn)行廢氣的脫硫脫硝過(guò)程。具體是將脫硫還原劑噴射均勻地布設(shè)在煙道下方，可以結(jié)合實(shí)際需求調(diào)控噴射裝備的噴射壓力，這樣便能更靈活地整頓不同廢氣排出量下硫化物還原劑的噴射速率，滿足實(shí)際脫硫效率與運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性提出的要求。脫硫工序整體結(jié)束后，會(huì)將廢氣整合至布袋除塵器中，過(guò)濾粉塵與被還原的硫化物。針對(duì)過(guò)濾所得的廢氣，在將其整合至脫硝反應(yīng)器中再行脫硝反應(yīng)，為了能更好地統(tǒng)一脫硝效率與經(jīng)濟(jì)性，脫硝反應(yīng)器內(nèi)置的NH3脫硝設(shè)備也有自調(diào)控功能，其能依照廢氣的流速智能調(diào)控還原劑釋放量，大流量風(fēng)機(jī)抽引脫硝處理后的廢氣，經(jīng)風(fēng)道煙囪排放至大氣中。圖1 為干法脫硫+選擇性催化還原脫硝的工藝流程。

圖1 工藝流程

因?yàn)榻够A段存有者一定的產(chǎn)能變動(dòng)，外加不同季節(jié)環(huán)境溫度差別較大，為了使脫硫脫硝的統(tǒng)一性得到更大保障，將加熱爐增設(shè)到煙道中，這樣當(dāng)廢氣溫度在最佳催化反應(yīng)溫度之下時(shí)，加熱爐便會(huì)自動(dòng)啟用加熱廢氣的功能，誘導(dǎo)其抵達(dá)最佳的脫硫脫硝反應(yīng)溫度。為了使焦化廢氣有較高的流動(dòng)性、提升反應(yīng)效率，建議將大流量的增壓風(fēng)機(jī)布置在煙道中，銜接風(fēng)機(jī)與加熱爐兩者的控制系統(tǒng)，這樣當(dāng)加熱爐運(yùn)作階段風(fēng)機(jī)便會(huì)智能啟動(dòng)，當(dāng)風(fēng)機(jī)運(yùn)作階段會(huì)依照檢測(cè)到的廢氣實(shí)際溫度去做出是否啟動(dòng)加熱爐的決策，借此方式確保了催化反應(yīng)階段效率與安全性之間的一致性。

3 焦化工藝的改進(jìn)和優(yōu)化

3.1 控制脫硫塔前煤氣溫度

在煤氣被整合進(jìn)脫硫塔之前，要先利用預(yù)冷塔裝置對(duì)其進(jìn)行冷卻處理，具體是把煤氣溫度由50~55℃冷卻到25~30℃。生產(chǎn)實(shí)踐中，多選擇空噴塔座位預(yù)冷塔，循環(huán)噴灑冷卻水。在以上過(guò)程中，側(cè)重點(diǎn)是要確保實(shí)際預(yù)冷效果，為此一定要嚴(yán)格控制循環(huán)冷卻水的質(zhì)量，這是冷卻系統(tǒng)正常運(yùn)行的基礎(chǔ)條件。由焦?fàn)t引出的焦?fàn)t煤氣經(jīng)初冷器與電捕焦油器處理以后，多數(shù)焦油與萘等雜質(zhì)被脫除，但依然存在著少許的各種雜物，當(dāng)冷卻水直接觸及煤氣時(shí)，一定會(huì)吸收煤氣內(nèi)的部分雜質(zhì)，且其在冷卻水內(nèi)會(huì)持續(xù)聚沉。在這樣的工況下，為了能使預(yù)冷水質(zhì)量得到保障，則一定要定期置換預(yù)冷水。并且為了提升煤氣內(nèi)的氨硫比，本工藝在預(yù)冷塔中把蒸氨生成的氨氣兌入到煤氣內(nèi)，且要維持煤氣內(nèi)氨硫比的穩(wěn)定性，就一定要在預(yù)冷塔中創(chuàng)造出一個(gè)相對(duì)安全、穩(wěn)定的氨環(huán)境。為了能滿足以上種種要求，應(yīng)用每周剩余氨水對(duì)預(yù)冷水進(jìn)行整體置換的操作辦法，一方面確保了預(yù)冷水水質(zhì)的穩(wěn)定性，另一方面也鞏固了預(yù)冷塔內(nèi)的氨環(huán)境。

3.2 減少煤氣內(nèi)的雜質(zhì)含量

投用煤氣凈化系統(tǒng)的早期，初冷器與電捕焦油器均很難實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行，以致煤氣內(nèi)焦油與萘含量依次高于150㎎/m3、0.6g/m3。煤氣內(nèi)的焦油與萘均可能會(huì)成為催化劑中毒的誘因，以致脫硫效率下降。與之同時(shí)，在脫硫系統(tǒng)內(nèi)焦油與萘的聚沉量持續(xù)增加，會(huì) 增加預(yù)冷換熱器與捕霧器的堵塞風(fēng)險(xiǎn)。

3.3 提升煤氣內(nèi)的氨硫比

因?yàn)镠PF脫硫工藝運(yùn)行階段應(yīng)用了煤氣內(nèi)的氨作為堿源，故而煤氣中氨含量會(huì)對(duì)脫硫的實(shí)際吸收效率形成直接影響。大部分CG焦化廠被建設(shè)在我國(guó)的西南地區(qū)，本區(qū)域煉焦煤含硫整體較高，這是造成本焦化廠焦?fàn)t煤氣硫化物含量長(zhǎng)期偏高的主要原因，部分工況下會(huì)超過(guò)10g/m3。在煤氣含氨量較為穩(wěn)定的工況中（通常是4~5g/m3），會(huì)誘導(dǎo)煤氣內(nèi)的氨硫比持續(xù)下降。為了能規(guī)避以上情況，建議對(duì)剩余氨水進(jìn)行蒸氨處理，把蒸出的氨氣直接整合至煤氣內(nèi)，借此方式實(shí)現(xiàn)提升氨硫比的目標(biāo)。

來(lái)自鼓冷裝置的剩余氨水，經(jīng)廢水氨水換熱器換熱處理后，預(yù)熱后的剩余氨水會(huì)經(jīng)由蒸氨塔上方被整合到蒸氨塔，直接把蒸汽通到塔底進(jìn)行汽提操作，隨后塔頂便會(huì)蒸出氨氣，塔頂分縮器會(huì)將其冷卻成氨氣，隨后統(tǒng)一進(jìn)到預(yù)冷塔前方的煤氣內(nèi)。塔底的廢水以交通閥為載體進(jìn)到閃蒸室進(jìn)行閃蒸，以上是進(jìn)一步減少?gòu)U水內(nèi)氨含量的有效方法之一，在這樣的工況下蒸汽耗用量也會(huì)相應(yīng)減少，蒸氨廢水通過(guò)廢水泵，經(jīng)廢水冷卻器冷卻后進(jìn)行脫酚處置。為了能更好地控制剩余氨水內(nèi)固定氨的含量，建議利用堿液泵將定量的NaOH溶液泵送到氨水進(jìn)口位置，其作用主要是解離剩余氨水內(nèi)的固定氨。實(shí)踐中根據(jù)剩余氨水內(nèi)固定氨含量設(shè)定具體加堿量。

3.4 控制脫硫反應(yīng)溫度

HPF脫硫的再生過(guò)程屬于放熱反應(yīng)，據(jù)此可以推測(cè)，脫硫過(guò)程中，伴隨再生反應(yīng)過(guò)程的加速推進(jìn)，脫硫溫度會(huì)隨之持續(xù)上升。生產(chǎn)實(shí)踐中為了能把脫硫反應(yīng)溫度控制在35~45℃，可以由如下幾方面控制CG焦化廠：

（1）預(yù)冷塔的制冷水量，把預(yù)冷塔后的煤氣溫度控制在25~30℃。

（2）對(duì)于部分地區(qū)夏天氣溫較高的工況下，加設(shè)了一套冷卻設(shè)備，利用其把局部脫硫液引出、冷卻，借此方式達(dá)到降低脫硫液溫度的目標(biāo)。

（3）調(diào)控蒸氨塔后方的氮?dú)鉁囟?，減少其對(duì)預(yù)冷塔后煤氣溫度形成的不良影響。

3.5 控制脫硫液內(nèi)副鹽含量

隨著脫硫工藝中吸收與再生反應(yīng)過(guò)程的推進(jìn)，脫硫內(nèi)副鹽含量會(huì)持續(xù)增加，當(dāng)其含量超過(guò)250g/L時(shí)，便會(huì)對(duì)脫硫反應(yīng)過(guò)程起到一定抑制作用，反應(yīng)減速，這樣脫硫效率便會(huì)下降?？梢試L試采用如下方法降低副鹽含量：

（1）嚴(yán)格調(diào)控脫硫反應(yīng)溫度。這主要是因?yàn)榘殡S脫硫液溫度的上升，副鹽含量的增加便會(huì)加速。實(shí)踐中只有盡可能地降低脫硫反應(yīng)溫度，方能更精準(zhǔn)地控制脫硫液內(nèi)的副鹽含量。

（2）建議每日置換下15~20t左右的脫硫廢液，并且要利用軟水進(jìn)行補(bǔ)充，利用這種方法將脫硫液內(nèi)的復(fù)鹽含量調(diào)控在250g/L以下。

4 脫硫脫硝工藝的應(yīng)用效果

統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，工藝優(yōu)化之前煙道出口位置SO2質(zhì)量濃度均值59mg/m3，優(yōu)化后平均值降到20mg/m3左右，和優(yōu)化前相比較減少了65%以上。優(yōu)化前、后煙道出口位置的氮氧化物的平均質(zhì)量濃度分別299mg/m3、100mg/m3，和優(yōu)化前相比，優(yōu)化后減少了66%以上。由此可見(jiàn)，優(yōu)化脫硫脫硝工藝后能顯著降低廢氣內(nèi)有害物質(zhì)含量，并且因系統(tǒng)應(yīng)用了變流量控制機(jī)理，能依照廢氣的實(shí)際排放量智能調(diào)控催化劑的釋放量，和優(yōu)化前相比，優(yōu)化后的平均脫硫脫硝成本減少了18.0%以上，創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)與生態(tài)效益。

5 結(jié)束語(yǔ)

面對(duì)傳統(tǒng)濕法脫硫脫硝工藝運(yùn)行階段流程漫長(zhǎng)、效率偏低、成本居高不下等問(wèn)題，對(duì)工藝進(jìn)行優(yōu)化，形成的新型脫硝工藝有操作流程簡(jiǎn)單、工效高、成本低廉等優(yōu)勢(shì)，在實(shí)踐中能創(chuàng)造出較高的效益，具有一定推廣價(jià)值。