焦炉烟气脱硫脱硝项目二期工程1#焦炉烟气脱硫脱硝及余热回收方案书.docx

焦化股份有限公司
焦炉烟气脱硫脱硝项目二期工程

方案书

1#焦炉烟气脱硫脱硝及余热回收

2017年03月02日

一、设计方案
1、工程概述
焦化股份有限公司焦炉烟气脱硫脱硝项目工程二期，共有3台50孔焦炉，每台产能50万吨/年。由于现有生产工艺并未配备相应的烟气净化处理装置及设施，生产过程中产生的烟气（含SO2和NOx）通过地下烟道引至烟囱直接排放。随着环保形式的日益严峻，个别地区机械焦炉烟囱已经开始执行《炼焦化学工业污染物排放标准》 (GB16171-2012)中的特别排放限值要求： SO2≤30mg/ Nm3(干基），NOx≤150mg/ Nm3(干基），颗粒物≤15mg/Nm3(干基）。为积极响应国家环保部关于焦炉生产污染物排放指标的控制，峰煤焦化厂相关领导拟对焦炉烟气进行脱硫脱硝净化处理，以达到污染物排放指标。
2、基础参数及条件
2.1、焦炉烟气参数
在正常生产过程中，1#、4#、5#焦炉各有一个烟囱，每个烟囱排放的烟气量和烟气成分基本相同，详细参数见下表：
序号
名称
单位
数值
1
烟气量
Nm3/h
90000-120000
2
烟气温度
℃
230-290
3
SO2浓度
mg/Nm3
≤200
4
NOx浓度
mg/Nm3
≤1200
5
粉尘浓度
mg/Nm3
≤30
6
含O2量
%
7-11%
2.2、设计原则及标准
《焦化安全规程》 GB12710—2008
《炼焦化学工业污染物排放标准》 GB16171-2012
《火电厂烟气脱硝工程技术规范-选择性催化还原法》 HJ562-2010
《工艺金属管道设计规范》 GB50316-2000
《工业企业厂界噪声标准Ⅲ类标准》 GB12348-90
《工业企业设计卫生标准》 GBZ1－2002
《工业金属管道工程施工及验收规范》 GB50235-97
《自动化仪表施工及验收规范》 GB 50093-2002
《机械设备安装工程施工及验收规范》 GB50231-98
《压缩机、风机、泵安装工程施工及验收规范》 GB50275-98
《工业设备及管道绝热工程施工及验收规范》 GBJ126－89
《工业设备、管道防腐蚀工程施工及验收规范》 HGJ229-91
《自动化仪表工程施工及验收规范》 GB50093—2002
《电气装置安装工程电器设备交接试验规程》 GB50150—91
《继电保护和安全自动装置技术规程》 DL400-91
《电力工程直流系统设计技术规程》 DL/T8044-2004
《低压配电设计规范》 DL/T50044-95
《袋式除尘器分类及规格性能表示方法》 GB6719—86
《袋式除尘器用滤料及滤袋技术条件》 GB12625—90
《脉冲袋式除尘器用滤袋框架技术条件》 GB/T5917—91
《袋式除尘技术性能及测试方法》 GB11653—89
《机电产品包装通用技术条件》 GB/T13384—91
《气焊、电弧焊及气体保护焊缝的基本型式及尺寸》 GB/T985-1988
《埋弧焊焊缝的基本型式及尺寸》 GB/T986-1988
以上标准不限于此，如遇最新标准，按最新标准执行。
2.3、项目设计指标
根据招标文件，以及GB16171-2012 《炼焦化学工业污染物排放标准》规定的大气污染物特别排放限值，实现以下排放指标：
（1）、烟囱排放温度：≥130℃
（2）、NOx排放浓度：≤150mg/Nm3
（3）、SO2排放浓度：≤30mg/Nm3
（4）、粉尘排放浓度：≤15mg/Nm3
（5）、氨逃逸：≤10ppm
3、工艺技术方案
按照招标文件中焦炉烟气脱硫脱硝既定的工艺路线，采用“中低温SCR脱硝+余热回收+循环流化床（CFB）半干法脱硫+布袋除尘器”的技术，对焦炉烟气进行脱硫脱硝以及余热回收，具体工艺流程为：

（1）、将焦炉烟气从地下烟道挡板门以前引出，然后通过焦油吸附装置，去除烟气中大部分焦油，减少对后续工艺系统的影响。
（2）、经焦油吸附后的烟气进入中低温SCR脱硝反应器：在催化剂的作用下，烟气中的NOx与喷入的NH3发生选择性还原反应，生成N2和H2O，以达到NOx脱除的目的，确保NOx浓度小于150mg/Nm3。反应器采用分仓室结构，分成3个独立的通道，并在各个通道的进、出口设置阀门，实现各个通道内脱硝催化剂的在线检修和更换。
（2）、为了确保催化剂的活性，设置一套热风炉，通过升温，结合SCR反应器的分仓室结构，可定期进行催化剂在线热解析。同时，当焦炉烟气温度低于原始设计温度时，可通过热风炉来稳定烟气温度，确保脱硝效率。
（2）、从SCR脱硝反应器出来的烟气进入余热锅炉，通过热交换，回收烟气中的显热，降低烟气温度，并产生一定量的饱和蒸汽，实现焦炉烟道气的余热回收。
（3）、从余热锅炉出来的烟气进入后部的循环流化床（CFB）脱硫塔：利用循环流化床强烈的传热和传质特性，通过向塔内加入脱硫剂（Na2CO3），在高速气流的作用下，脱硫剂呈流化态并与烟气强烈混合并接触，与烟气中的酸性物质（主要为SO2、SO3等）发生中和反应，从而实现SO2的固化及脱除，确保出口SO2浓度小于30mg/Nm3。
（4）、从CFB脱硫塔中出来的含尘烟气进入布袋除尘器，经布袋的拦截、捕集后，布袋除尘器出口烟气中的粉尘浓度小于15mg/Nm3。
（5）、经脱硝、余热回收、脱硫、除尘后的洁净烟气经由系统引风机引出，然后返送回地下烟道挡板门后，经由原焦炉烟囱达标排放。由于排放的烟气温度＞140℃，确保焦炉烟囱一直处于热备状态。
（6）、为了防止焦炉烟气量的变化对CFB脱硫系统的正常运行造成影响，在风机出口增加一路循环管路，返送至脱硫进口阀以前，并在该管道上设置电动调节阀门，以便调节脱硫进口的烟气量，防止脱硫塔发生塌床等事故。
此外，还需对原有焦炉地下烟道进行改造，具体改造工作如下：
（1）、以原有地下烟道挡板门进行改造，加强阀门的密封性，并将阀门与脱硫脱硫系统进行联锁，实现该阀门的快开快关，确保焦炉的安全生产。
（2）、在地下烟道挡板门入口端与出口端各引出一根烟气管道与脱硫脱硝系统对接，作为系统的进口和出口，并分别设置电动挡板门。
系统正常运行时，进、出口电动挡板门打开，地下烟道挡板门关闭，焦炉烟气经脱硫脱硝及余热回收后，从原焦炉烟囱达标排放。当脱硫脱硝系统出现故障或系统引风机断电的情况下，地下烟道挡板门基于联锁控制程序，快速开启，烟气直接从地下烟道进入烟囱排放，确保焦炉的安全正常生产。此外，地下烟道的气动挡板门还设置现场操作箱，可实现就地和远传两个操作模式。
系统主要组成如下：
序号
名称
备注
1
焦油吸附装置
共2层，1用1备
2
中温SCR脱硝系统
出口NOx≤150mg/Nm3
3
热风炉系统
1套
4
余热锅炉
热管式
5
CFB脱硫系统
出口SO2≤30mg/Nm3
6
布袋除尘器
出口粉尘≤15mg/Nm3
7
引风机
变频，450KW
8
烟气管网
1套
9
控制系统
1套
3.1、焦油吸附装置
该装置采用焦炭（或活性炭）作为吸附剂，焦炭是一种多孔结构，可提供很大的表面积，并且具有很强的吸附能力，通过毛细管的吸附作用，从而去除烟气中绝大部分的焦油。
当吸附量接近饱和时（表征为吸附装置阻力变大），需要进行吸附剂的更换。焦油吸附装置采用整体抽屉式快装模块化的设计，可以实现吸附剂的快速在线更换及检修。
具体配置为：
Ø 吸附层数：2层（1用1备）
Ø 单层吸附层外形尺寸：1000x7000
Ø 每层吸附模块数量：7个（2层，共16个）
Ø 单个模块外形尺寸：1000x1000
3.2、中低温SCR脱硝系统
3.2.1、催化剂的选型说明
本项目中，进入SCR脱硝反应器的烟气温度约170-230℃，如何选择催化剂以适应焦炉烟气特点是本项目的技术重点。SCR法按催化剂使用温度区间主要分三种：高温脱硝催化剂、中温脱硝催化剂、低温脱硝催化剂。
高温脱硝催化剂（300-400℃）近两年由于电力行业NOx排放要求的提高，产能迅速增加，世界范围电厂脱硝80%采用此中方法。作为最成熟的脱硝工艺，其反应温度对于焦炉烟气偏高，不适用于焦炉烟气脱硝，即便使用也会面临大量烟气加热能耗费用，成本巨大。
中温脱硝催化剂（220-300℃）及低温脱硝催化剂（低于220℃）作为大型烟气脱硝处理装置应用较少，但在国内已有成功应用。针对本项目焦炉烟气排放温度特点，进入SCR反应器的烟气温度在230-290℃左右，且烟气中SO2的浓度小于200mg/Nm3，为催化剂的选型提供了有利条件。
焦炉烟气脱硝催化剂选择受焦炉烟气特点影响较大，主要受制因素是烟气温度、含尘量、SO2浓度等。本方案选择中温型蜂窝式催化剂。
催化剂选型依据：
（1）根据飞灰浓度确定催化剂孔最小截距，在保证不堵灰的情况下，尽量选用比表面积多的催化剂型号；
（2）根据烟气量、温度和脱硝性能，利用动力学方程确定催化剂基本体积；
（3）根据有毒元素含量和温度等因素估算失活速率，推算催化剂末期活性，对催化剂参数进行修正，最终确定催化剂体积用量。
3.2.2、脱硝反应机理
选择性催化还原法(SCR)是在催化剂作用下，通过NH3将烟气中的NOx还原成N2和H2O，从而达到烟气脱硝的目的。常见的SCR脱硝系统通常采用高温催化剂，最佳反应温度区间为360℃左右。由于焦炉烟气温度在230-290℃之间，因此，本项目采用中温催化剂，反应温度区间在220-300℃左右。
发生的主要反应：
NO＋NH3＋O2 → N2＋H2O
NO2+NH3 → N2+H2O
NO＋NO2＋NH3 → N2＋H2O

3.2.3、系统构成
由于项目新建一套液氨站及氨蒸发系统，可以向系统直接提供合格的氨气，所以此项目SCR脱硝系统构成比较简单。从氨气缓冲罐出来的氨气与空气在混合器内进行充分混合，然后通过喷氨格栅将其均匀喷入到SCR反应器上升烟道中；NH3随烟气一起进入反应器的催化剂层，并与烟气中的NOx发生还原反应，实现NOx的脱除，确保反应器出口NOx的浓度小于150mg.Nm3。
（1）、液氨站
本项目采用液氨作为还原剂，我方在业主方指定的区域设计、建设一套液氨站。
液氨法是SCR系统最早采用的氨气制备工艺，以加热减压方式将高压液氨转换成气氨，物理生产过程不伴随化学反应。工艺流程详见下图：

（a）、流程简述：
接卸：液氨自汽车槽车运到本站，分别将其气液相管道与接卸台的金属接卸臂连接，经氨压缩机抽吸液氨贮罐中的气相，加压后经气相阀门组压入汽车槽车，迫使车内液氨卸入液氨贮罐，当液相卸完后关闭液相阀门，切换氨压缩机四通阀抽吸槽车内气相至贮罐，当汽车槽车内压力小于0.1~0.2MPa时关闭氨压缩机即卸完。利用液氨贮罐自身的压力或用氨压缩机加压，将液氨送至气化器气化，气化器采用蒸汽加热，气化后氨气送至车间用气装置。
气化：利用液氨贮罐自身的压力或用氨压缩机加压，将液氨送至气化器气化，气化器采用蒸汽水浴式加热，气化后氨气经氨气缓冲罐减压后送至车间用气装置。
废气及废水处理：液氨站设置氨气泄放总管，储罐、气化器、氨压缩机、氨气缓冲罐等手动泄放及安全阀自动泄放的氨气均通过泄放总管接入系统二级水喷淋吸收塔，经水吸收后放空。吸收的氨水进入站区内废水池，收集废水经由废水泵送去厂区指定区域。
（b）、建设项目配套及辅助工程概况
本项目配套及辅助工程涉及供配电、给排水、消防、供气和供热。
供配电：本项目供电为380/220V供电回路。氨区区设置一段MCC 为就地负荷供电，MCC 采用单母线接线方式，由附近PC 段引来两路电源，两路进线互为备用，自动切换。本工程生产装置用电负荷等级为二级，双回路供电。
给排水：本项目涉及生活给水系统、生产给水系统、消防给水系统，均利用原有基础设施，能够满足要求，不需要新建设施。
供气：仪表空气由脱硫脱硝系统的空压站提供。氨站内设置1个压缩空气缓冲罐。
氮气：液氨站使用氮气系统进行装置的吹扫、保养等，该部分由业主提供。
消防设施、器材及分布：新建液氨站的消防管接自厂区原有消防管网，消防水量满足厂区新建液氨站的消防要求；室内消防布置灭火器。
自控：液氨站采用集中监控方式，硬件配置纳入脱硫脱硝DCS控制系统中，控制室设置在脱硫脱硝集中控制室，完成数据采集、顺序控制、调节控制功能和组态编辑。系统运行人员可通过机组DCS操作员站完成对氨区系统的监视和操作。
（c）、DCS自动控制系统设置情况：
液氨储罐设置高液位报警并与进料气动阀及氨卸料压缩机电机联锁切断；
气相及液相出料阀设置气动切断阀，当贮罐、管道附件等破裂、误操作或发生火灾事故时，可紧急关闭贮罐上的气液相阀门；
气化器上设置气化器出口温度低限、液氨液位高限、水位液位低限、水温低限与液氨进料阀的联锁装置；
氨卸料压缩机出口管道设置温度高限、压力高限与压缩机的电机联锁；
液氨储罐、气化器、氨气缓冲罐均设有安全阀;
废气排气管线经水氨稀释罐洗涤后排空；
设置有毒气体报警装置，并与接卸区、氨压缩机房内水喷淋系统联锁；
含氨废水经独立收集系统收集后去废水池。
（2）SCR脱硝系统
主要包括以下几个部分：氨稀释系统、氨喷射系统、SCR反应器、热风炉系统。具体流程见下图：

系统的主要工艺设备有：
稀释风机：提供空气，作为NH3的载体，将NH3通过喷氨格栅喷入烟道中；同时降低NH3的浓度，确保NH3处于爆炸浓度下限（15.7%）以下。
喷氨格栅：设置在SCR反应器上升烟道上，采用单元式控制，实现氨气与烟气的充分、均匀混合。
SCR反应器：
a、反应器本体：采用分仓室结构，将反应器平均分成3个独立的通道，并在各通道的进、出口设置阀门，以便对催化剂进行分仓在线热解析和检修更换。此外，每个通道入口均设置整流格栅、导流板，确保通道内的流场均匀性。
b、催化剂：中温催化剂以V2O5为活性组分，TiO2为基材。采用“2+1”布置形式，安装两层催化剂并预留一层。
c、声波吹灰系统：布置在每层催化剂的上方，用于催化剂层的吹扫与清洁。
热风炉系统：
热风炉通过燃烧焦炉煤气，产生一定量的高温烟气，并与过量空气混合，将温度控制在350℃左右，然后送至需要热解析的SCR反应仓内。
热风炉主要由燃烧器、燃烧室、主供气系统、点火系统、前处理系统以及控制系统组成。燃烧喷嘴采用CFD燃烧仿真技术进行模拟燃烧过程，确保燃烧器的高效、稳定燃烧；燃烧器采用分体设计，助燃空气风机可单独配备，并安装在风机房内，减小环境噪音；燃烧器设置有进风调节装置，通过控制系统控制伺服马达，来精确调节燃烧器进风。
此外，燃烧器具备燃气检漏、吹扫、点火、火焰监测、熄火保护、进气压力保护、风压保护、负荷调节功能，确保燃烧器长期安全稳定运行。
热风炉的基本参数见下表：
序号
名称
单位
数值
1
热风炉出口热风量
m3/h
90000（工况）
2
热风炉出口热风温度
℃
350±10
3
燃料类型
-
焦炉煤气
4
燃料热值
Kcal/Nm3
~4000
5
燃料消耗量
Nm3/h
~1000
6
燃烧效率
%
>99%
3.2.4 运行模式
虽然焦炉烟气中SO2的浓度低，但是由于长时间的运行，仍存在铵盐沉积并堵塞催化剂的可能性，此时就需要对催化剂进行在线分仓热解析（预计热解析周期在3-6个月左右）。为实现催化剂的在线热解析及检修更换，本案将SCR反应器分成3个通道，并在各个通道的进、出口各设置阀门，通过开关阀门，可将各个通道从系统中隔离出来。同时配置一套热风炉系统，为催化剂热解析提供升温热源。通过以上措施的综合应用和调节可以实现正常运行、在线检修更换催化剂以及在线分仓热解析这三种工况：
正常运行工况：设置在反应器各通道进、出口的阀门保持全开，烟气与通过喷氨格栅均匀喷入的NH3一起进入各个反应器通道内，依次通过催化剂床层，实现NOx的还原并去除。
在线检修更换催化剂工况：将需要更换的通道进、出口挡板门关闭，将其从系统中离线出来；然后打开设置在催化剂侧封板上的检修门，对催化剂进行更换。
在线分仓热解析工况：将某一个通道的进口阀门关闭，维持出口阀门在打开状态，开启热风炉，将温度在350℃左右的热风送入该通道内，通过该部分高温烟气对该通道内的催化剂进行在线热解析（解析时间根据情况而定）。
3.2.5、SCR脱硝系统基本性能参数
序号
名称
单位
数值
1
催化剂类型
-
蜂窝式催化剂
2
催化剂体积
m3
43
3
烟气流量
Nm3/h
120000
4
反应器入口
烟气参数
烟气温度
℃
230-290
SO2浓度
mg/Nm3
≤200
NOx浓度
mg/Nm3
1200
烟尘浓度
g/Nm3
≤30
5
反应器出口NOx浓度
mg/Nm3
≤150
6
NH3/NOx
mol/mol
~0.875
7
氨的逃逸率
ppm
≤10
8
SO2/SO3转化率
%
≤1
9
脱硝效率
%
≥87.5%
3.2.6、性能保证的相关措施
为保证正常工况下的SCR脱硝系统性能及装置的安全运行，我方主要采取以下措施：
(1)、通过成熟的催化剂选型软件，优化催化剂生产工艺，一方面，适当减小催化剂孔截距，以减少体积用量；另一方面，对催化剂进口端硬化工艺和硬化长度进行优化、提高催化剂的机械性能。
(2)、通过CFD数值模拟，并按适当比例建立物理模型，优化烟道内导流板和整流罩结构布置，尽可能减小烟气进入第一层催化剂时与垂直方向的夹角，减轻飞灰对催化剂的冲刷，确保SCR脱硝性能。
(3)、根据积灰特性，对声波吹灰器严格选型和布置，优化控制逻辑，减轻催化剂堵塞和腐蚀。
3.2.7、流场模拟及物理模型
脱硝系统的关键是流场的分布，世界上各个厂家对此都花费了大量的精力致力于这方面的研究，目前随着计算机手段的提高，采用数值分析软件来模拟流场分布状况已成为一个重要的辅助设计手段。数值模拟可以有效减少实验次数，对工程设计进行科学指导，我们将利用超算中心的计算平台对脱硝系统的流场情况进行数值模拟，根据我公司自身以及技术支持方的经验，为本项目的设计提供强大的技术支持。下图为常规SCR烟气脱硝项目流场模拟结果。

喷氨装置以上2000mm截面

第一层催化剂入口界面速度分布（单位：m/s）
在本项目中，由于SCR反应器采用分仓式结构，不同于常规的SCR反应器，烟气流场发生了较大的变化。因此，采用流场摸拟能够为结构设计提供强而有力的数据支撑，降低风险，确保烟气流场的均匀性，达到最佳设计效果。
3.2.8、催化剂床层阻力
根据从往的运行经验，在系统设计合理，吹灰系统运行正常的前提下，脱硝系统阻力变化随时间变化不大，为了保证上述要求，设计过程中必须慎重考虑下列因素：
高含尘情况下，催化剂应当采用垂直布置方式，气流由上向下流动，这样烟气可以自动清理催化剂表面，使得催化剂表面积灰不会过厚，孔内径变化不大，总体阻力变化不大，对于粘性较高的灰，可以适当提高烟气流速；
催化剂的孔径选择必须合理，防止大颗粒灰搭桥，堵塞催化剂孔，在选择催化剂孔径时，应当考虑灰尘含量，灰的粒径分布等诸多因素；
对于高含尘布置方案，烟气中含尘量较高的情况下，必须装设吹灰装置。
烟道流速分布必须合理，应当考虑机组的平均负荷率，烟道布置应当避免积灰死角的形成，在无法避免死角的位置应当装设必要的清灰装置。
如果上述要求都能够满足，SCR系统阻力随运行时间的延长虽然略有增加，但不会发生明显的变化。
3.2.9、SO2 /SO3转换率的控制
SO2/SO3的转换率与反应器进口的烟气温度、SO2浓度以及烟气流速都有很大的关系。
（1）、烟气温度
SO2+O2SO3
该反应是一个放热反应，并且可逆。当烟气温度升高时，反应平衡向左移，SO3的生成量会减少，所以SO2/SO3转换率会降低。
（2）、入口SO2浓度

SO2 /SO3的转换率随催化剂入口SO2浓度的函数曲线
当烟气中SO2和SO3处理一个反应平衡状态时，此时若增加SO2的浓度，O2的浓度保持不变，根据勒夏特列原理，反应平衡会向阻碍SO2浓度增加的方向移动，即反应平衡向右移。此时，SO2的转换率降低，O2的转换率增加，SO3的浓度会上升。
因此，当入口SO2浓度增加时，SO2的转换率会降低，但这并不能改变SO3浓度会上升的事实。
（3）、烟气流速

SO2 /SO3的转换率随相对流速的函数曲线
通过控制合理的入口烟气温度以及反应器内的烟气流程，可以有效地降低SO2/SO3转换率。
3.2.10、防止氨逃逸的措施
氨气和三氧化硫反应生成硫酸氢氨。硫酸氢氨在温度180～200℃的环境中呈“鼻涕”状的粘性物，因此烟气中的灰尘容易和硫酸氢氨一块极易粘附于管道和换热面上。为减少脱硝装置运行时对设备的影响，控制硫酸氢氨的生成量就显得尤为重要。
生成硫酸氢氨的反应速率主要与温度、烟气中氨气、SO3及水含量有关。对于实际运行机组，烟气中SO3及水的含量无法控制。因此，控制氨的逃逸率的措施主要集中在以下几方面：
（1）、正常运行中严格控制氨的喷入量，防止氨气过量而造成氨逃逸，正常情况下应控制氨逃逸率不超过10ppm。
（2）、正常运行中脱硝出口氮氧化物排放不能低于120mg/m3,AB两侧偏差不大于15mg/m3。
（3）、保持催化剂的活性。SCR脱硝催化剂的寿命一般在3～4年，因此SCR脱硝装置运行一段时间后，催化剂活性会逐渐衰减，脱硝效率将会降低，氨逃逸率将会增加。SCR脱硝装置设计均为2＋1方式，当脱硝效率达不到设计值或不能满足国家环保排放要求时，为确保锅炉的安全运行，就必须对催化剂进行清洗或安装备用层催化剂。
（4）、加强脱硝装置CEMS的维护工作，确保脱硝进、出口NOx数据的准确性，为运行人员提供可靠的调整依据。
（5）、对每日的耗氨量进行比对，避免有过量喷氨情况。
（6）、加强进、出口差压的监视，发现进、出口差压增大时及时减少喷氨量，增加吹灰次数。
3.2.11、SCR系统启动、停机说明
对于脱硝系统，启动工况是在设计过程中必须慎重考虑的问题：
反应器在冷态下启动时，催化剂本身的温度很低，如果此时加氨，则会生成大量硫酸氢氨，并在催化剂孔隙中凝结，大大降低催化剂的活性，如果经常这样运行，就会严重降低催化剂寿命。这样，就需要在冷态启动过程中，对催化剂进行预热。
由于整个反应器为钢结构制作，内部设有很多支撑梁等设施，如果温度上升过快，造成内外温差过大，也会导致钢结构的变形，所以预热也是必须的。
另外，一旦催化剂温升超过最大允许的温升，催化剂内凝结的水分就会突然蒸发，产生类似爆炸的效果，损坏催化剂结构，如果催化剂内外温差过大，还会产生热应力损伤。
根据我公司的经验，为了保护设备，建议催化剂的升温速度不得超过100℃/min，而烟气和催化剂之间的温差不宜超过150℃。一般在启动过程中，当烟气温度低于水露点时，烟气温升将当控制在5℃/min，当烟气温度高于水露点后，烟气温升可以提高到50-60℃/min。
对于脱硝系统来说，应当控制每年冷态启动的次数，如果次数过多，就会导致催化剂寿命的缩短，一般控制在10次/年。
对于温态启动，热态启动，和极热态启动，只要温度升高的速度不超过60℃/min就是允许的。
3.3、余热锅炉
从SCR脱硝反应器出来的烟气温度在230-290℃，携带一定热量，具有一定的余热回收价值。设置一套余热锅炉，回收烟气热量，产生一定量的蒸汽，有利于整个系统运行成本的降低。
余热锅炉的关键性参数在于锅炉排烟温度以及蒸汽参数的确定：锅炉的排烟温度越低，说明回收的热量越多，产生的效益越明显。但是，在焦炉行业的余热锅炉中，当锅炉设置在脱硝系统后部时，由于氨逃逸、SO2/SO3转化率等各方面因素，较低的排烟温度会导致铵盐沉积并附着在锅炉受热面上，从而堵塞锅炉受热面，影响整个系统的稳定运行（这种堵塞现象在电力行业的SCR脱硝后面的空气预热器上普遍存在）。
因此，合理的选择锅炉排烟温度是整个系统能否稳定运行的关键之处。
根据现有的焦炉烟气参数，并结合我方以往的工程实践经验，在本方案中，余热锅炉的排烟温度控制在215℃左右，蒸汽压力为1.0Mpa，蒸汽温度为184℃（饱和蒸汽），蒸汽产量约3-5t/h。具体流程见下图：

3.3.1、烟气侧流程
SCR脱硝反应器出口的烟气温度约230-290℃，经烟气管道引至余热锅炉。进入余热锅炉的烟气经过热管蒸发器，通过热交换，将烟气温度降至215℃左右，再进入后续的脱硫、除尘系统。余热锅炉烟气侧的压力损失≤1000Pa。
3.3.2、汽水侧流程
厂内提供的除氧水（1.5-2.0MPa）直接送到汽包；汽包通过循环管路与蒸发器连接，通过与烟气换热产生蒸汽，返回到汽包内。
汽包内的汽水混合物通过汽水分离，分离后的饱和蒸汽通过蒸汽出口管连续外供，饱和水继续进入蒸汽器，与烟气进行换热。
3.3.3、锅炉辅助系统
锅炉辅助系统主要包括炉水控制系统、清灰系统以能热工在线监测系统。
（1）、炉水控制系统
为了保证锅炉的PH在正常范围以内，通过加药系统将NaOH溶液加入汽包，来调节PH值，减少管道及设备的腐蚀。
锅炉长时间运行后，汽包上液面水的碱度较高，通过设置在汽包内部的连接排污管将其排出到连续排污扩容器；系统下降管侧及设备的低点处会存在一定的污垢，通过加药系统将Na3PO4溶液加入汽包，去除污垢，并通过设置在设备低点处的定期排污装置，将其排出到定期排污扩容器。
（2）、清灰系统
由于烟气中含有一定的粉尘，长时间运行后，可能会在蒸发器上附着。在蒸发器两侧设置蒸汽喷管，用于定期清理附着在受热面上的粉尘，以保证受热面表面的清洁，提高传热效率，维护锅炉系统的出力。
另外，由于前面脱硝系统氨逃逸等因素，长时间运行后，可能会在锅炉尾部产生铵盐并沉积堵塞锅炉受热面。所以，在尾部受热面两侧壁板上预留有检修孔，当出现堵塞现象时，打开检修孔，通过高压水（厂内现有除氧水）对受热面直接进行冲洗，以确保系统的稳定运行。
（3）、热工在线监测系统
为了保证余热回收系统的稳定运行，除了配备必要的就地显示仪表外，还需配备带信号传感器的远传仪表，将所有需要监控的参数集中到DCS系统，然后通过DCS编程，并制定合理的自动化控制程序，最终在上位机上显示并具有可操作性。
3.3.4、、余热锅炉的基本性能参数
序号
名称
数值
单位
1
进口烟气量
120000
Nm3/h
2
进口烟气温度
230-290
℃
3
出口烟气温度
~215
℃
4
锅炉阻力
1000
Pa
5
蒸汽量
3-5
t/h
6
蒸汽压力
1.0
MPa
7
蒸汽温度
184
℃
3.4、循环流化床（CFB）半干法脱硫系统
3.4.1、工艺原理
循环流化床（CFB）半干脱硫工艺由吸收剂系统、吸收塔、飞灰循环和输送系统、以及自动控制系统组成，基本工艺流程如下：

（1）、经脱硝、余热回收后的焦炉烟气从流化床下部进入吸收塔，通过底部文丘里管的加速，与吸收剂（Na2CO3）在吸收塔内充分混合，SO2、SO3等有害气体与Na2CO3反应，生成Na2SO3和Na2SO4。
（2）、工艺水用喷嘴喷入吸收塔下部，以增加烟气湿度降低烟温，使吸收塔内反应温度尽可能接近水露点温度，从而提高脱硫效率。
（3）、反应产物由烟气从吸收塔上部携带出去，经布袋除尘器分离，分离下来的固体飞灰经返料斜槽送回吸收塔，飞灰循环量可以根据负荷进行调节。在吸收塔底部文丘里缩径处所形成的高速烟气流与循环飞灰和碳酸钠固体颗粒及工艺水液体雾滴迅速混合，在吸收塔中形成气－固－液三相流。Na2CO3的再循环延长了脱硫反应时间，提高了Na2CO3的利用率。
发生的主要反应有：
Na2CO3+ SO2→Na2SO3+ CO2
Na2CO3+ SO3→Na2SO4+ CO2
Na2SO3 +O2 →Na2SO4
本项目脱硫剂采用的是袋装固体碳酸钠（Na2CO3)，只需设立1个储仓，用气力输送装置送入塔内，工艺流程简单。循环流化床（CFB)半干法脱硫工艺的副产品呈干粉状，含水率低，流动性好，适宜采用气力输送装置外送，其化学组成与喷雾干燥工艺的副产品类似，主要成分有飞灰、Na2SO3、Na2SO4以及未反应的吸收剂等。其中Na2SO3和Na2SO4为可溶性酸盐，需做特殊处理。
3.4.2、系统组成
（1）、吸收塔
余热锅炉出来的烟气通过吸收塔入口处的文丘里管加速后进入吸收塔，由雾状冷却水冷却至一定的温度，此温度有利于Na2CO3与SO2进行化学反应，并保证滤袋的热承受能力。
工艺水箱出来的冷却水通过工艺水泵送至吸收塔作为烟气冷却水，冷却水经冷却水喷嘴在吸收塔内雾化成水珠后与烟气充分接触。
吸收塔出口烟气温度控制为比例控制系统：冷却水流量根据烟气温度自动调节，以使烟气温度降至最合适的温度。
在吸收塔的顶部，有相当多的固体会沿着吸收塔壁向下落和流动，残余的飞灰会和烟气一起离开吸收塔进入到布袋除尘器，在此，烟气和飞灰会被分离并进入保温的返料斜槽中。斜槽充当吸收塔中流化床给料的中间储料仓，大多数分离后的飞灰通过返料控制阀和流化气力输送再返回到吸收塔。
通过调整飞灰在吸收塔内停留时间来提高污染物去除率和吸收剂的利用率。
再循环飞灰总量是依据吸收塔进口和出口间的规则的压力变量和烟气的体积来控制的，例如：流化床的压力损失是个常量。在低负荷状态下，物料摩尔比较低，可不启用飞灰循环系统，即不建立流化床，系统阻力也相对较小。
（2）、工艺水系统
烟气被完全雾化的工艺水冷却，被雾化的水量必须和设定的工艺温度一致。在吸收塔中，水是通过高压水泵提供的一个高压喷嘴来雾化的。连续喷入水量的控制是通过在回水管中安装一个调节阀来控制的。
烟气处理系统的工艺水系统主要由工艺水箱、工艺水泵、流量控制阀、过滤器、阀门、排污装置及其管路系统组成。
工艺水箱为1台，工艺水泵2台，一用一备。水箱室外布置，水泵均布置在吸收塔附近。
（3）、吸收剂系统
碳酸钠储仓上装有必需的设备，例如：仓顶除尘器、料位计、卸料装置等来确保为设备和工艺系统提供适当和安全的给料。
脱硫剂为袋装固体碳酸钠，配置一台斗提机用来上料。碳酸钠储仓（30m³）满足锅炉满负荷30天的用量。
料仓中的碳酸钠通过气动阀进入卸料中间仓中，中间仓配有流化卸料装置。然后通过旋转给料器（采用变频控制），采用稀相气力输送方式输送至吸收塔中。
碳酸钠的喷入量通过净烟气中的SO2浓度及烟气量进行控制。碳酸钠储存与喷射系统在DCS系统中进行控制监视。
（4）、飞灰循环及输送系统
为提高吸收剂（Na2CO3）的利用率及脱硫效率，保证系统正常运行，本设计中设有飞灰循环系统。布袋除尘器灰斗中的灰分两部分输送：一部分为循环灰，与烟气充分混合继续参加反应，循环利用；另一部分为外排灰，经返料斜槽进入飞灰中间储仓，再经由仓泵输送至集中灰仓。返料斜槽的流化空气由罗茨风机提供。
布袋除尘器分离下来的飞灰进入保温的返料斜槽中。斜槽充当吸收塔中流化床给料的中间储料仓，大多数分离后的灰渣通过返料控制阀和流化气力输送再返回到反应器。
在返料控制阀的前面安装1台旋转给料机，返料斜槽中的终产物由此排入产物中间仓。
吸收塔能够处理来自锅炉的各种类型的飞灰而且不会导致堵塞。一旦引风机突然断电，则吸收塔中的颗粒物将落入吸收塔底部的灰斗中。在此情况下，或者运行时也将有一小部分飞灰从吸收塔中沉淀落入吸收塔底部灰斗中，安装在灰斗上的料位计报警，该部分飞灰也通过底部卸料装置定期人工收集。
产物中间仓下设置一套仓泵系统。混合在中间产物仓的飞灰采用浓相气力输送的方式送至集中灰仓。
3.4.3、CFB脱硫系统的基本性能参数
序号
项目
单位
数值
1
入口烟气量
Nm³/h
120000
2
入口烟气温度
℃
~215
3
入口SO2浓度
mg/Nm3
200
4
入口烟尘浓度
mg/Nm3
30
5
出口SO2浓度
mg/Nm3
≤30
6
出口烟气温度
℃
~170
7
吸收塔直径
m
4.1
8
系统阻力
Pa
~800
9
Na2CO3/SO2
mol/mol
~1.06
10
Na2CO3耗量
kg/h
42
11
SO2脱除量
kg/h
20.4
3.5、布袋除尘器
经CFB脱硫系统后的烟气进入除尘器，烟气中的粉尘是否能够被高效拦截，以达到粉尘的排放指标，除尘器的选型至关重要。
CFB脱硫系统出口烟气的粉尘含量大，含H2O量大，且具有一定的腐蚀性。在焦炉烟气脱硫脱硝领域，旋风除尘器很难满足现有的环保排放指标；静电除尘器一次投资比较大，占地面积大（焦炉烟气治理大部分为改造项目，场地有限），运行费用高，且具有二次扬尘问题；布袋除尘器除尘效率高，一般可达99%以上，对粉尘的适应性强，入口粉尘浓度的波动对除尘效率影响不大。综上所述，选择长袋低压脉冲式除尘器，能够适应CFB脱硫系统出口烟气粉尘的特性，达到粉尘排放要求。
3.5.1、工作原理
含尘烟气从除尘器的进风口进入烟气进风通道，通过灰斗进入过滤室下部，在此处大颗粒粉尘预先沉降落入灰斗，较细的粉尘向上进入过滤室吸附拦截在滤袋外表面，干净气体透过滤袋进入净气室并经各离线阀进入出风通道由风机排入大气。随着过滤工作的进行，当滤袋表面的粉尘不断增加，导致除尘器阻力上升，由清灰控制装置按压差设定值或时间设定值，压缩空气从气流分配器按顺序经脉冲阀和喷吹管上的喷嘴向布袋喷射，喷吹时滤袋内的压力急速上升，使滤袋迅速向外膨胀，当袋壁膨胀到极限位置时，很大的张力使其受到强烈的冲击振动并获得最大反向加速度，从而开始向内收缩，附着在滤袋表面的粉尘层不受张力作用，由于惯性力的作用而从滤袋上脱落沉降至灰斗，同理清除其他滤袋上的积灰。灰斗中的粉尘由输灰设备排出。

3.5.2、除尘器的特点
（1）、设有均风沉降段，烟气通过进风通道直接进入均风沉降段，使大颗粒的粉尘未接触滤袋就首先沉降，避免大颗粒粉尘对滤袋的直接冲刷，使各滤袋的过滤粉尘的负荷减小，延长滤袋使用寿命。
（2）、除尘器进、出口及风道进行优化设计，烟气在灰斗上部直接进入过滤室，净气室进出风通道采用蝶阀形式改善了气流形式，降低了气流在各个进、出口的流速，降低了除尘器结构阻损。
（4）、除尘器过滤风速低，可实行在线清灰；若采用离线清灰，由于频繁的开关离线阀，会对前面CFB脱硫系统的床压造成影响，影响脱硫系统的稳定性。但依然设置离线阀，用于离线检修及更换布袋。
（5）、脉冲清灰气体经除油