摘要：面对日益严峻的环保压力，近年来我国对环境污染问题越来越重视，对烟气排放和节能降耗的要求越来越严格，特别是《炼焦化学工业污染物排放标准》（GB16171—2012）的颁布实施，其排放标准的提升有力地推动了炼焦生产工艺和污染治理技术的研发。按照GB16171—2012要求的焦炉烟气经除尘后烟囱排放废气NOx含量≤150mg/m3、SO2含量≤20mg/m3、烟尘含量≤10mg/m3，在役焦炉装置若不采取脱硫脱硝除尘治理措施，其烟气无法实现达标排放。因此，焦炉烟气的脱硫脱硝除尘技术成为整个焦化行业关注的重点和难点。就此，本文探讨了焦炉烟气治理脱硫脱硝技术及其应用。
关键词：焦炉烟气治理；治理技术；技术应用
1 焦炉烟气特点分析
焦炉因为选择的生产工艺相对特殊，烟囱排放的热烟气中含有SO2、NOx以及粉尘等，氮氧化物较多，烟气需要在脱硫脱硝、除尘处理之后才能够排放。烟气中的二氧化氮则是因为煤气在高温燃烧之后出现，焦炉煤气中含有的氢气超过50%，燃烧速度相对较快、火焰燃烧温度在1800℃左右，煤气中的氧气和氮气在1300℃左右会出现显著的氧化反应，并且生成二氧化氮。
从总体角度来分析，焦炉烟气具有以下显著的特征，首先，焦炉烟气温度范围在180到300℃之间，其温度容易波动；其次，焦炉烟气中成分相对复杂，二氧化硫含量相对较高，浓度在150到500mg/Nm3之间；再者，焦炉烟气中含有的二氧化硫浓度在180到230℃之间，二氧化硫容易和氨反应，从而生成硫酸铵，让管道受到堵塞，设备遭到腐蚀；最后是焦炉烟囱需要处在热备状态，即烟气经过脱硫脱硝之后，控制最后的排放温度在130℃左右。
2 焦炉烟气脱硫脱硝技术分析
2.1 低温SCR脱硝+NH3湿法脱硫技术
此技术为先脱硝—余热回收—再脱硫，适用于烟气温度高于280℃的烟气脱硫脱硝，当烟气温度低于280℃时，还原剂易与烟气中的SO2生成硫酸铵，温度越低生成速度越快，硫酸铵粘附在脱硝催化剂表面，降低脱硝效率或使催化剂失效，因此需设计燃烧器系统将烟气温度加热至280℃以上，其工艺简图流程：焦炉烟囱烟气→过滤器→燃烧器→SCR反应器→余热回收→氨法脱硫→湿电除尘直排或加热后返回烟囱。江苏爱尔沃特环保设备公司、合肥晨曦公司均已投产了该脱硫脱硝工艺，唐山古玉焦化采用该工艺，脱硫脱硝后烟气达标排放。氨水湿法脱硫，技术发展最早，技术较成熟，氨法气液接触面积大，脱硫效率高，生产运行安全可靠，但该工艺投资和占地较大，需增加加热系统，运行费用较高，烟气含水量增加，在冬季排放时会出现“白汽”，影响环保视觉效果。
2.2 半干法SDA脱硫+低温SCR脱硝技术
此技术为中冶焦耐院和宝钢节能开发的烟气脱硫脱硝工艺，2014年在河北达丰焦化完成工业试验后，2015年11月在湛江投产了国内第一套脱硫脱硝一体化工艺装备。主要技术特点在于旋转喷雾半干法脱硫，用Na2CO3制浆后喷雾脱硫，相比湿法脱硫烟气50~60℃温降，半干法烟气温降只有20~30℃，可减少助燃费用，有利于余热的回收。工艺流程：烟气先脱硫—脱硝—再余热回收。该工艺在国内湛江、贵州黔桂、唐山中润等投产运行多套，烟气均能实现达标排放，该工艺是目前国内脱硫脱硝主流工艺之一，但工艺也存在投资较大、占地面积大、运行费用较高的不足，需要不断的改进完善。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
2.3 干法SDS脱硫+低温SCR脱硝技术
此技术为北京利德衡环保工程公司引进比利时工艺开发的烟气脱硫脱硝技术，烟气先脱硫—再低温SCR脱硝—余热回收。主要技术特点是取消了脱硫塔，NaHCO3磨粉后喷入烟气管道中完成烟气脱硫，由于采用干粉脱硫剂，烟气温降只有5℃左右，基本上不需要设置补燃装置，取消了脱硝塔，相对减少建设面积和投资。此工艺已经在河北达丰、九江和邢钢投产，烟气达标排放，干法脱硫逐步得到行业青睐，是焦炉烟气脱硫脱硝先进技术发展方向之一。此外，北京宝聚科技公司开发的钙基干法脱硫+低温SCR脱硝工艺，与干法SDS脱硫工艺相近，但需要脱硫塔，该工艺也在内蒙美方能源公司达标投产。
2.4 双氨法脱硫脱硝技术
山东铁雄冶金科技公司采用臭氧+双氨一体法脱硫脱硝工艺，烟气先进行余热回收，温度降到160℃后进入洗涤塔，除去烟气中的焦油、灰尘和降低烟气温度，洗涤后的烟气中通入臭氧，臭氧把烟气中NO氧化NOx，烟气进入脱硫脱硝一体塔的底部，脱硫脱硝塔上段用硫铵母液喷洒，防止氨逃逸，中段用浓氨水和剩余氨水喷洒，中段和下段氨水循环喷洒。在塔内SOx和NOx分别反应生成亚硫酸铵、硫酸铵和硝酸铵，中段抽出一部分循环液进入氧化槽，用空气把亚硫酸铵氧化成硫酸铵后送入硫铵单元生产硫铵产品。烟气换热120℃后返回烟囱，冬季气温低的时候有少量“拖尾”现象。
2.5 常温有机催化双脱工艺技术
江苏南通海鹰、北京长信乐纯引进以色列的常温有机催化双脱工艺技术，以有机催化剂为载体，一体化完成脱硫脱硝。工艺流程：烟气先经过臭氧氧化，烟气温度小于150℃，然后进入脱硫塔，烟气中的SO2和NOx溶解在水里分别生成H2SO3和HNO2，利用有机催化剂将H2SO3和HNO2在氧化空气的条件下氧化成稳定的H2SO4和HNO3，生成的H2SO4和HNO3被氨水做吸收剂的溶液吸收，生成硫酸铵和硝酸铵。此工艺催化剂使用寿命长，不需要如低温SCR脱硝工艺需每年更换催化剂，运行费用相对低一半左右，经济上具有较好的竞争力。该工艺已在山西永鑫焦化、河北旭阳焦化等投用。
2.6 炭材料新型活性催化剂脱硫+低温SCR脱硝
成都国华开发的炭材料新型活性催化剂脱硫+低温SCR脱硝，煤科院和扬州康龙开发的活性炭、活性焦作为催化剂的双脱工艺，分别在河南金马焦化、长治麟源煤业公司和潞安祥瑞焦化公司投产运行。
3 焦炉烟气脱硫脱硝技术发展方向与建议
1）入炉煤质量对焦化产品质量、能源消耗、污染物排放和炉体寿命等都有较大影响，应严格控制入炉煤质量。控制加热系统的温度，温度高低对NOx产生量影响较大。2）研发适合焦炉烟气特点的高效脱硝催化剂。3）在脱硫脱硝前需要对烟气进行预处理，提高脱硫脱硝的效率及催化剂的效率和使用寿命。4）开发新型的脱硫脱硝工艺，进行脱硫脱硝污染治理时不产生新的污染，同时将焦炉废气中的NOx和SO2等有效成分进行回收，实现资源的循环利用。5）氨逃逸是氨法脱硫工艺控制的重点，需在治理末端采取控制措施，最大限度地降低二次污染的产生。6）湿法脱硫末端要严格控制气溶胶和气拖尾现象，如在废气排入烟囱前设置湿法电捕等。
结语
焦炉烟气中的污染物成分比较复杂，为了降低焦炉烟气排放污染物对大气的污染程度，需要采取有效措施控制焦炉烟气中的污染物排放量，确保污染排放达标。这就需要焦化企业根据我国相关的工业污染物排放标准，合理利用脱硫脱硝工艺技术，确保焦炉烟气达到排放标准，才促进焦化工业生产持续稳定发展。
参考文献：
[1]王勇.焦化厂焦炉烟气脱硫脱硝工艺技术分析[J].化工管理,2018(13):190—191.
[2]王磊济,程晓辉,李玉洋.焦炉烟气脱硫脱硝工艺研究[J].中国环保产业,2018(03):44—47.
[3]王岩,张飏,郭珊珊,白效言,周琦,王之正.焦炉烟气脱硫脱硝技术进展与建议[J].洁净煤技术,2017,23(06):1—6.
论文作者:刘浩波1,穆根秀2,肖欣欣3
论文发表刊物:《基层建设》2019年第8期
论文发表时间:2019/6/20
标签：烟气论文; 焦炉论文; 工艺论文; 技术论文; 硫酸铵论文; 催化剂论文; 温度论文; 《基层建设》2019年第8期论文;