コークス炉排ガス脱硫脱硝排ガス

コークス業界におけるコークス炉ガスの燃焼によりコークス炉が加熱されると、二酸化硫黄（SO 2）、窒素酸化物（NOx）及び煤塵などを含む大量の大気汚染物が発生し、このような汚染物はコークス炉の煙突を通じて組織的な高架橋点源の連続性を呈して大気中に排出され、環境に厳しい汚染をもたらし、特にSO 2とNOxの2種類の有害ガスは酸性雨を形成し、オゾン層を破壊するだけでなく、PM 2.5の主要な気体物質であり、人体の健康に深刻な危害を及ぼす。このため、国は2012年6月に「コークス化化学工業汚染物排出基準」（GB 16171-2012）を公布し、既存のコークス化企業の2015年1月1日以降のコークス炉煙道ガス中の汚染物の排出制限値と特別制限値を明確に規定し、一部の地域はさらに厳格な要求を提出し、臨汾市を例に、「臨汾市大気汚染防止2018年行動計画」で明確に要求した：コークス化業界は段階的に大気汚染物特別排出制限値の改造を実施し、2018年10月1日までに50%のコークス化企業は大気汚染物特別排出制限値の改造を完成し、2019年10月1日までに全市のコークス化企業はすべて大気汚染物質の特別排出制限値の改造を完了した。

一、コークス炉排ガス脱硫脱硝プロセス

脱硫脱硝と余熱回収プロセスの概略図を図に示す。コークス煙道ガスは2#、3##コークス炉の元の地下煙道からそれぞれ取り出して合流して脱硝前処理を経た後、脱硝システムに入り、脱硝反応器の上流にアンモニアグリッドを設置し、アンモニアガスを煙道ガス中に送り込んで十分に混合し、アンモニアガスを混ぜた煙道ガスは脱硝反応器中に入り、触媒の作用の下で還元反応を行ってN 2とH 2 Oを生成し、脱硝後の煙道ガスは引き続きヒートパイプ式余熱ボイラーに入って熱回収を行い、発生した飽和低圧蒸気は会社の熱力管網に送り、冬季は住民の暖房に使用し、降温後の煙道ガスは脱硫システムに入り、脱硫システム半乾式法を用いて脱硫し、脱硫後の煙草ガスは除塵後、送風機を通じて増圧して元の煙突に排出し、煙草ガスの基準達成排出を実現する。

1.1排ガス脱硝システム

本システムは中低温SCR脱硝技術を選択し、還元剤はNH 3を採用する。その脱硝の原理はNOxが触媒作用下で、一定の温度条件（中低温230℃〜300℃）でアンモニアガスによって無害な窒素ガスと水に還元され、二次汚染が発生しないことであり、SCR脱硝の化学反応式は式（1）〜式（5）を参照：

4 NO＋4 NH 3＋O 2――4 N 2＋6 H 2 O（主反応）（1）

6NO2+8NH3-7N2+12H2O（2）

6NO+4NH3-5N2+6H2O（3）

NO + NO2 + 2NH3 - 2N2 + 3H2O (4)

2NO2+4NH3+O2―3N2+6H2O (5)

液体アンモニアステーションからのアンモニアガスと希釈ファンからの空気はアンモニア/空気混合器内で十分に混合した後、コークス炉煙道ガスと一緒にSCR脱硝反応器に入り、反応器内の混合煙道ガスは垂直に下流に流れ、反応器入口には気流均一装置と整流装置が設置され、混合煙道ガスの流れ場が均一であることを確保する。反応器には専用の中低温触媒が設置され、触媒の活性温度は230℃〜300℃であり、触媒は煙道ガスが最も大量の場合の脱硝効率が87.5%以上に達する需要を満たすことができ、同時にSO 2/SO 3の転化率は1%以内に制御される。また、触媒は「2＋1」配置方式を採用し、高い化学安定性、熱安定性と機械安定性を有し、それによりSCR脱硝反応器出口アンモニア脱出が10×10−6以下であることを保証した。このSCR脱硝反応器はコークス炉の50%〜100%運転状態間の任意の負荷運転に適応する。

1.2余熱回収システム

余熱ボイラは縦型配置を採用し、脱硝システム処理後の煙道ガスからボイラ蒸発器、省炭器に垂直に入り、その後の脱硫システムに入る。給気からの酸素除去水は省炭器に入り、予熱して鍋筒に送り込む。釜筒内部のサイダーは上昇、還流管路を通じて蒸発器の熱交換面の吸熱循環に参与し、圧力0.8 MPaの飽和蒸気を発生し、気液分離を経て出力し、出力飽和蒸気は蒸気管網に外送される。鍋筒、蒸発器、省炭器には排水口が設けられ、定期的に内部の残留汚物やスケールを除去することができる。ボイラシステムには2つの安全弁が設置されており、システムの超圧が0.85 MPaの場合、安全弁は自動的に順次起動し、圧力を放出し、ボイラシステムの安全を保証し、システムの圧力が正常に回復した場合、安全弁は復帰する。

1.3脱硫除塵システム

煙道ガスは底部から脱硫塔に入り、再循環灰と添加された炭酸ナトリウム溶液と反応し、煙道ガス中のSO 2とその他の酸性物質を反応除去した後、煙道ガスは脱硫塔頂部に到達し、供給された炭酸ナトリウムは真空上送機を通じて炭酸ナトリウム粉倉に送り、炭酸ナトリウム粉末は粉倉底部の星型除去弁を通じて炭酸ナトリウム溶液タンク内に送り、溶液タンク内で水と攪拌して一定濃度の炭酸ナトリウム溶液を作成し、炭酸ナトリウム溶液は多段遠心ポンプを通じて脱硫反応器に打ち込み、溶液輸送管上の調整弁を通じて脱硫塔に入る炭酸ナトリウム溶液の量を変更し、最適な霧化効果反応後の煙道ガスは脱硫塔頂部から混合物の形で離れて布袋除塵器に入り、布袋除塵器でガスと固体を分離し、分離した固体の大部分はスクリューコンベアを通じて脱硫塔に戻り脱硫を続け、一部はスクリューコンベア出口の分料弁を通じて灰倉に送り、灰倉内の材料は一定の高さに達した後、バルク機を経て輸送車を通じて外に送る。布袋除塵器出口の煙道ガス粉塵含有量は15 mg/m 3未満に低下し、除塵後の煙道ガスは送風機を経て元の煙突に送り込まれた。浄化煙道ガスの排気温度は140℃以上であり、煙突周囲に煙突雨が発生することはなく、煙突ガス温度が酸露点より低くなることによる煙突腐食を回避することができる。

脱硫塔内では、炭酸ナトリウムスラリーと脱硫塔内の煙との接触によりSO 2を吸収する反応が速やかに完了し、低温での降下は極めて高いSO 2除去効率を有し、塔内に噴霧された炭酸ナトリウムスラリーは小霧滴であるため、脱硫反応を完了した後の脱硫生成物も極細な粒子であり、反応を完了すると同時に即ち急速に乾燥する。炭酸ナトリウムを亜硫酸ナトリウムと硫酸ナトリウムに変換する反応方程式は、式（6）〜式（7）を参照：

SO2+Na2CO3→Na2SO3+CO2 (6)

2Na2SO3+O2→2Na2SO4（7）

二、コークス炉煙塵脱硫脱硝技術の特徴

（1）コークス炉煙道ガスの元の温度を直接利用して脱硝を行い、脱硝温度が比較的に高い温度範囲内であることを最大限に保証し、同時に煙道ガスを加熱して発生するエネルギー消費を免除し、かつ煙道ガスがSCR反応器を通過した後、温度損失は5℃〜10℃で、影響を与えない後に順次余熱回収システムが運転し、熱エネルギー回収利用の要求に符合する。（2）余熱回収システムはコークス炉排ガスの顕熱高効率回収利用ができ、温度勾配による熱量勾配利用を実現し、国の企業の環境保護省エネに対する要求に符合する、（3）脱硫システムは脱硫効率が高い。