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焦炉烟道气脱硫脱硝及余热回收利用一体化技术

2018-05-28 16:39:34 来源:网络

科研人员在某焦化厂做了烟气脱硝工业试验。连续监测蝶阀出口处烟气中各物质浓度,其中NOx、NO、SO2、O2和NO2分别为1100、720、450、190和10mg/m3左右。每隔15min焦炉烟气组成发生周期性波动,该周期性波动是由焦炉操作制度产生的。

图2是脱硝实验运行期间反应器出入口氮氧化物浓度及脱硝效率,可以看出,在实验运行期间,烟气中氮氧化物浓度在800~1200mg/m3之间波动,经脱硝处理后,氮氧化物浓度可降低至20mg/m3以下,脱硝效率高达98%以上。

截至目前,实验还在正常运行当中,已经累计运行了近1200h,综合实验结果,焦炉烟气脱硝中试得到了以下结论:

(1)脱硝效率始终稳定在98%以上(能测到的NO含量在几个10-6,可以理解为系统误差),接近100%,体现了催化剂超高的脱硝效率;

(2)实验的操作空速最高为16000h-1左右,为传统脱硝催化剂的4倍左右;

(3)催化剂床层阻力降在300Pa左右,极低,能够显著降低风机能耗;

(4)催化剂采用模块化设计,最大限度地规避了未来工程化放大问题,利于实现工程放大。

1.2.2偏心型径向热管换热器目前焦炉烟道气的余热回收装置一般采用常规的轴向重力热管技术,虽然常规的轴向热管具有高效的超导体性能,极高换热效率,优良的等温、恒温性,优良的单向热传递特性,良好的环境适应性,避免了露点腐蚀等优点,但同时也存在着换热器设备结构复杂,整体设备庞大,容易爆管,减少整体制造成本等不足之处。

中钢热能研究院通过调研国内大型钢铁企业的焦炉烟道气余热回收的发展情况,针对以上轴向热管换热器的优缺点,在保证轴向热管换热器技术优点的前提下,解决轴向热管换热器的固有缺陷,研发设计了径向热管换热器。

中钢热能研究人员首次从理论上提出采用偏心径向热管换热器回收焦炉烟道气的余热,并通过工程实践进行验证。采用偏心径向热管换热器回收焦炉烟道气的余热,科学地设计径向热管偏心度,增加了热管工质的填充量,达到合理的工质状态,再次提高热管换热器的热效率,降低总体工程成本,大幅提高生产效率,使节能效率达到国际先进水平。径向热管换热器已经申请专利2项。

径向热管换热器技术有效解决了焦炉烟道气余热回收热管换热器结构复杂,吨蒸汽产量钢材耗用量大的问题;克服了轴向热管损坏后换热总面积的损失不可逆,换热效率大幅降低等问题。该技术在国内某焦化厂2座65孔4.3m焦炉上成功应用,关键设备运行稳定,蒸汽生产能力满足要求,炉底烟道风压控制良好,无气堵现象。

2.2.3烟气镁法脱硫湿法脱硫为目前使用范围最广的脱硫方法,根据脱硫的原料不同可分为石灰石/石灰法、氨法、钠碱法、钠钙双碱法、金属氧化物法、碱性硫酸铝法,其中石灰石/石灰法、钠碱法、钠钙双碱法、金属氧化物法比较普遍。

镁法烟气脱硫反应方程式如下:

镁法脱硫优点

(1)技术成熟

氧化镁脱硫技术是一种成熟度仅次于钙法的脱硫工艺,氧化镁脱硫工艺在世界各地都有非常多的应用业绩,其中在日本已经应用了100多个项目,台湾的电站95%是用氧化镁法。另外,在美国、德国等地都已经应用,并且目前在我国部分地区已经有了应用业绩。

(2)原料来源充足

在我国氧化镁的储量十分可观,目前已探明的氧化镁储藏量约为160亿t,占全世界的80%左右。其资源主要分布在辽宁、山东、四川、河北等省,其中辽宁占总量的84.7%。

(3)脱硫效率高

在化学反应活性方面氧化镁要远远大于钙基脱硫剂,并且由于氧化镁的分子量较碳酸钙和氧化钙都比较小,因此其它条件相同的情况下氧化镁的脱硫效率要高于钙法的脱硫效率。一般情况下氧化镁的脱硫效率可达到95%~98%,而石灰石/石膏法的脱硫效率仅在90%~95%左右。

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