2020年我国焦化行业产量接近4.2亿吨,焦化烟气具有烟气量波动大、成分复杂、二氧化硫浓度波动大、各工序烟温差别大等特点。目前普遍采用的干法脱硫技术(简称SDS)是选用钠基脱硫剂碳酸氢钠为碱源脱硫技术,其在焦化行业应用占比接近四成。但随着装备数量增加,治理过程中产生的碳排放,每年超过30万吨

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晨晰环保:海绵纳米钙脱硫剂在焦化行业的应用

2023-05-16 17:26 来源: 北京晨晰环保

2020年我国焦化行业产量接近4.2亿吨,焦化烟气具有烟气量波动大、成分复杂、二氧化硫浓度波动大、各工序烟温差别大等特点。目前普遍采用的干法脱硫技术(简称SDS)是选用钠基脱硫剂碳酸氢钠为碱源脱硫技术,其在焦化行业应用占比接近四成。但随着装备数量增加,治理过程中产生的碳排放,每年超过30万吨钠基脱硫灰都是不容忽视的问题。在减污降碳,协同增效的大背景下,多地已经将钠基脱硫灰作为危废进行管理,使得处置成本增加,资源化难度进一步加大。焦化行业亟需一种适应焦化烟气特点,低碳高效,副产物可循环利用,投资与运营成本更低的新型脱硫材料。

01 技术简介

海绵纳米钙脱硫剂是北京晨晰环保工程有限公司(简称:晨晰环保)自主研发的一种新型干法脱硫剂。其主要成份为Ca(OH)2和碱性工业固废,通过添加功能性复合助剂,利用COFs孔道限域生长的氢氧化钙等特殊工艺制备而成的海绵纳米钙。其颗粒尺寸在5~10nm范围内(图1),相比于普通钙基脱硫剂和钠基干法脱硫剂具有比表面积大(BET)40m2/g(图2)、高活性、,高脱除效率(≥95%)、适应烟温范围大(20℃~350℃)建设投资少(可平替SDS脱硫)、碳排低、粉尘达标排放、副产物易于资源化等特点,可全面满足焦化生产中各工序的脱硫需求。

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图1 BET40m2/g 氢氧化钙粒度分布

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图2 BET402/g扫描(SEM)电镜照片

02 工艺流程与技术经济性对比

海绵纳米钙随罐车正压输送至粉仓,随后经过一套稀相输送系统,随后被直接喷入焦炉的烟道内。海绵纳米钙干粉直接和烟气中的SO2发生反应,烟气在烟道内停留时间2s左右,目的是让 Ca(OH)2与烟道内烟气中的SO2及其他酸性介质充分接触并发生化学反应,去除SO2的同时还能够协同吸附烟气中的焦油、HF、HCl等成分,脱硫剂有效利用率达到90%以上。脱硫后的粉状颗粒产物随气流进入布袋除尘器收尘处理,粉状颗粒灰随烟气进入布袋除尘器,附着在布袋上的脱硫剂可进一步脱硫,至此脱硫反应才结束。主反应如下:

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图3 主要脱硫工艺技术经济性对比

03 海绵纳米钙技术优势:

1. 采用高活性高比表面积钙基脱硫剂,直接喷射到烟道并与烟气充分混合,完成对烟气中酸性介质的吸附、吸收,脱硫效率高;

2. 采用干法脱硫工艺,反应过程无温降,利用原有布袋除尘器或新增布袋除尘器脱除固废,钙基固废不易吸潮,不腐蚀,不板结;

3. 与SDS对比,治理过程无CO2产生,可实现25℃到350℃温度区间的高效脱硫,现场无需设置研磨系统,投资及运行成本低,可在现有SDS工艺中直接替代小苏打;

4.生产原料有一部分源于碱性工业固废,减少氢氧化钙用量的同时也从源头上减少了环境污染与碳排放,有效降低了生产成本;

5.废脱硫副产物主要成分硫酸钙、碳酸钙、氢氧化钙等均属于一般固废,可资源化利用;

6. 装置设备数量少,布置灵活,投资低;采用罐车送料,系统全密闭,现场无扬尘;罗茨风机或压缩空气输送,动力消耗小。

04 市场前景

《焦化行业“十四五”发展规划纲要》提出了新时期污染治理技术要向集约高效、资源节约和环境友好转型。海绵纳米钙正是晨晰环保响应这一要求,针对焦化、钢铁、水泥等行业烟气特点自主研发的一种低碳脱硫剂,具有投资小(可平替SDS脱硫系统),配置灵活(间歇性,小烟气量、常温脱硫),脱除效率高,节能降碳,运营成本低,副产物易资源化等优势。海绵纳米钙脱硫剂目前已经在多个焦化、钢铁项目上成功应用,其规模化应用后将有助于解决钠基脱硫副产物处置难题,助力焦化、钢铁、水泥等高污染、高能耗行业的绿色高质量发展。

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05 部分业绩

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