新建大型焦化企業二氧化硫排放控制措施研究

張利文++王一嶺

摘 要：該文在分析了烏海地區焦化行業二氧化硫的來源的基礎上，結合我國當前焦化行業脫硫的技術方法，分析了新標準的執行對焦化企業的影響，并提出了達標排放的控制措施。

關鍵詞：焦化行業 二氧化硫 控制措施

中圖分類號：X322 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）04（a）-0081-02

隨著近幾年鋼鐵規模的快速發展，焦化產量也急速擴大，隨之而來的環境問題日益受到人們的關注，焦化作為“兩高一資”行業，面臨的資源和環境壓力越來越突出，焦炭一度成為高耗能、高污染的代名詞[1]。目前，日本、歐美等發達國家煉焦能力處于萎縮狀態，我國自1993年開始已成為全球最大的焦炭生產和出口國，2002年實際焦炭產量已超過1.4億t，2003年達到2億t的水平，2006年焦炭的實際產量約為2.6億t[2]，2013年焦化產量已超過4.8億t。焦化行業污染重，治理難，一致以來都是環保重點治理的行業，作為焦化行業主要大氣污染物之一的二氧化硫的排放更是一直受到普遍關注。

1 焦化行業二氧化硫的來源

焦化行業的二氧化硫主要來源于焦爐煤氣燃燒排放的二氧化硫。焦爐煤氣的硫主要是由煉焦原料配合煤帶入工藝系統中，在煉焦過程中，煤中大約20%～45%的硫轉化成H2S等硫化物，與NH3和HCN等一起形成焦爐煤氣中的雜質帶走[3]，剩余約55%～80%的硫進入產品焦炭中。煤氣中95%以上的硫是以H2S形態存在的，其他為有機硫[4]，煤氣中含有的H2S等硫化物在煤氣凈化過程中，大部分在脫硫系統被生成硫磺[5]，很少一部分進入副產品焦油、粗苯中，其余部分殘留在脫硫后的凈煤氣中，在煤氣燃燒過程中轉化為二氧化硫排放。焦爐煤氣的脫硫效果直接影響了焦化企業二氧化硫的排放。

目前，國內企業采用的焦爐煤氣脫硫工藝主要有FRC法、TH法、HPF法[6]、改良ADA法、AS法、Sulfiban法、PDS+栲膠法[7]等，下表給出了各種焦爐煤氣脫硫工藝的技術經濟指標比較，見表1。

從表1可以看出，綜合考慮塔后H2S 濃度、脫硫效率、投資、運行成本等因素，HPF法、PDS+栲膠等脫硫工藝具有運行成本低，脫硫效率高的特點，是發展的主要方向。

2 焦化行業二氧化硫的排放及達標情況

脫硫后的凈煤氣大約45%返回焦爐作為燃料氣燃燒，其中的硫化氫因焦爐煤氣的燃燒反應生成二氧化硫，與煙塵一起由焦爐煙囪排入大氣。另外，焦化企業的鍋爐、脫苯工段的管式爐加熱均使用凈化煤氣，剩余凈煤氣則不同企業采取的利用方式不同，可作為原料，如制取甲醇、合成天然氣的原料氣[8]等，也可作為燃料，如燒白灰或鎂冶煉等。

內蒙古自治區煤炭資源中煉焦用煤總儲量約為52億 t，其中80%左右分布在烏海市。根據對內蒙地區已投產和正在建設幾家百萬噸焦化企業的調查可以看出，產品以生產二級冶金焦為主。煉焦配合煤消耗指標平均值為1.30 t/t（焦炭），煉100萬 t/a焦炭需消耗配合煤130萬 t/a，配合煤含硫平均值以0.8%計，則配合煤中帶入硫量為10400 t/a。其中，進入產品焦炭的硫占配合煤中總硫平均為70%（產品焦炭含硫平均為0.73%），產品焦炭帶走的硫為7280 t/a；荒煤氣中硫占總硫的比例平均為30%，則進入黃煤氣中的硫為3120 t/a。單位產品煤氣發生量平均為430 m3/t（焦炭），荒煤氣含硫量平均為7.3 g/m3。

隨著《煉焦化學工業污染物排放標準》（16171-2012）標準的執行，新建焦化企業機焦、半焦爐焦爐煙囪二氧化硫排放濃度達到50 mg/m3，要達到該排放濃度，要求焦爐煤氣脫硫后的含硫量低于約160 mg/m3，從烏海地區的焦化企業的荒煤氣含硫量來看，要滿足新標準要求，采用的焦爐煤氣脫硫工藝的脫硫效率應大于98%。下表給出了不同焦化企業焦爐煙囪二氧化硫排放濃度，見（表2）。

從已經運行的該地區的焦化企業運行結果看，焦爐煙囪二氧化硫排放濃度滿足《煉焦化學工業污染物排放標準》（16171-2012）標準要求的現有企業焦爐煙囪二氧化硫排放濃度100 mg/m3的限值要求，但超過新標準要求50 mg/m3的排放限值要求，根據《煉焦化學工業污染物排放標準》（16171-2012）標準要求現有企業自2015年1月1日起焦爐煙囪需要執行50 mg/m3的排放限值要求，現有企業基本難以達標排放，需要進一步提高焦爐煤氣的脫硫效率，降低塔后 H2S 濃度和總硫的濃度。

3 結語

焦化企業作為高污染的一個行業，控制二氧化硫的排放量是今后一段時間的主要任務之一，隨著《煉焦化學工業污染物排放標準》（16171-2012）標準的執行，新建企業應根據原料煤的煤質特點采取煤氣脫硫工藝，應首選HPF法、PDS+栲膠等脫硫效率高，運行成本少的成熟技術，在一級脫硫難以滿足排放要求的情況下，可考慮多級脫硫，并加強對脫硫系統的運行監管和控制，從源頭減少二氧化硫的產生，確保滿足新標準的排放要求。

參考文獻

[1] 劉慶輝，史建雨，孫寧.焦化行業建設期存在的環境問題.河北化工，2010，33（1）： 76-78.

[2] 鄭明東，程新發.我國焦化工業的能源與水資源利用現狀及發展趨勢[J].燃料與化工，2010，41（1）：1-5.

[3] 李國強，李珍珍，石玉良，等.焦化脫硫廢液資源化處理技術開發[J].工業水處理，2013，33（9）：10-14.

[4] 田賀忠，程軻，許嘉鈺，等.焦化行業脫硫工藝多級模糊綜合評價[J].煤炭學報，2010，33（9）：1542-1547.

[5] 朱文利，劉運良.焦爐煤氣脫硫方法評述[J].潔凈煤技術，1997，3（3）：34-37.

[6] 劉鳳娥.氨法HPF煤氣脫硫工藝的應用與完善[J].包鋼科技，2009，35（3）：36-38.

[7] 張紅兵.PDS脫硫技術在焦化行業的應用[J].山西化工，2006，26（6）：51-52.

[8] 楊敏建，張鳴林，韓梅，等.焦爐煤氣利用現狀及發展方向[J].煤礦現代化，2011（6）：1-3.endprint

摘 要：該文在分析了烏海地區焦化行業二氧化硫的來源的基礎上，結合我國當前焦化行業脫硫的技術方法，分析了新標準的執行對焦化企業的影響，并提出了達標排放的控制措施。

關鍵詞：焦化行業 二氧化硫 控制措施

中圖分類號：X322 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）04（a）-0081-02

隨著近幾年鋼鐵規模的快速發展，焦化產量也急速擴大，隨之而來的環境問題日益受到人們的關注，焦化作為“兩高一資”行業，面臨的資源和環境壓力越來越突出，焦炭一度成為高耗能、高污染的代名詞[1]。目前，日本、歐美等發達國家煉焦能力處于萎縮狀態，我國自1993年開始已成為全球最大的焦炭生產和出口國，2002年實際焦炭產量已超過1.4億t，2003年達到2億t的水平，2006年焦炭的實際產量約為2.6億t[2]，2013年焦化產量已超過4.8億t。焦化行業污染重，治理難，一致以來都是環保重點治理的行業，作為焦化行業主要大氣污染物之一的二氧化硫的排放更是一直受到普遍關注。

1 焦化行業二氧化硫的來源

焦化行業的二氧化硫主要來源于焦爐煤氣燃燒排放的二氧化硫。焦爐煤氣的硫主要是由煉焦原料配合煤帶入工藝系統中，在煉焦過程中，煤中大約20%～45%的硫轉化成H2S等硫化物，與NH3和HCN等一起形成焦爐煤氣中的雜質帶走[3]，剩余約55%～80%的硫進入產品焦炭中。煤氣中95%以上的硫是以H2S形態存在的，其他為有機硫[4]，煤氣中含有的H2S等硫化物在煤氣凈化過程中，大部分在脫硫系統被生成硫磺[5]，很少一部分進入副產品焦油、粗苯中，其余部分殘留在脫硫后的凈煤氣中，在煤氣燃燒過程中轉化為二氧化硫排放。焦爐煤氣的脫硫效果直接影響了焦化企業二氧化硫的排放。

目前，國內企業采用的焦爐煤氣脫硫工藝主要有FRC法、TH法、HPF法[6]、改良ADA法、AS法、Sulfiban法、PDS+栲膠法[7]等，下表給出了各種焦爐煤氣脫硫工藝的技術經濟指標比較，見表1。

從表1可以看出，綜合考慮塔后H2S 濃度、脫硫效率、投資、運行成本等因素，HPF法、PDS+栲膠等脫硫工藝具有運行成本低，脫硫效率高的特點，是發展的主要方向。

2 焦化行業二氧化硫的排放及達標情況

脫硫后的凈煤氣大約45%返回焦爐作為燃料氣燃燒，其中的硫化氫因焦爐煤氣的燃燒反應生成二氧化硫，與煙塵一起由焦爐煙囪排入大氣。另外，焦化企業的鍋爐、脫苯工段的管式爐加熱均使用凈化煤氣，剩余凈煤氣則不同企業采取的利用方式不同，可作為原料，如制取甲醇、合成天然氣的原料氣[8]等，也可作為燃料，如燒白灰或鎂冶煉等。

內蒙古自治區煤炭資源中煉焦用煤總儲量約為52億 t，其中80%左右分布在烏海市。根據對內蒙地區已投產和正在建設幾家百萬噸焦化企業的調查可以看出，產品以生產二級冶金焦為主。煉焦配合煤消耗指標平均值為1.30 t/t（焦炭），煉100萬 t/a焦炭需消耗配合煤130萬 t/a，配合煤含硫平均值以0.8%計，則配合煤中帶入硫量為10400 t/a。其中，進入產品焦炭的硫占配合煤中總硫平均為70%（產品焦炭含硫平均為0.73%），產品焦炭帶走的硫為7280 t/a；荒煤氣中硫占總硫的比例平均為30%，則進入黃煤氣中的硫為3120 t/a。單位產品煤氣發生量平均為430 m3/t（焦炭），荒煤氣含硫量平均為7.3 g/m3。

隨著《煉焦化學工業污染物排放標準》（16171-2012）標準的執行，新建焦化企業機焦、半焦爐焦爐煙囪二氧化硫排放濃度達到50 mg/m3，要達到該排放濃度，要求焦爐煤氣脫硫后的含硫量低于約160 mg/m3，從烏海地區的焦化企業的荒煤氣含硫量來看，要滿足新標準要求，采用的焦爐煤氣脫硫工藝的脫硫效率應大于98%。下表給出了不同焦化企業焦爐煙囪二氧化硫排放濃度，見（表2）。

從已經運行的該地區的焦化企業運行結果看，焦爐煙囪二氧化硫排放濃度滿足《煉焦化學工業污染物排放標準》（16171-2012）標準要求的現有企業焦爐煙囪二氧化硫排放濃度100 mg/m3的限值要求，但超過新標準要求50 mg/m3的排放限值要求，根據《煉焦化學工業污染物排放標準》（16171-2012）標準要求現有企業自2015年1月1日起焦爐煙囪需要執行50 mg/m3的排放限值要求，現有企業基本難以達標排放，需要進一步提高焦爐煤氣的脫硫效率，降低塔后 H2S 濃度和總硫的濃度。

3 結語

焦化企業作為高污染的一個行業，控制二氧化硫的排放量是今后一段時間的主要任務之一，隨著《煉焦化學工業污染物排放標準》（16171-2012）標準的執行，新建企業應根據原料煤的煤質特點采取煤氣脫硫工藝，應首選HPF法、PDS+栲膠等脫硫效率高，運行成本少的成熟技術，在一級脫硫難以滿足排放要求的情況下，可考慮多級脫硫，并加強對脫硫系統的運行監管和控制，從源頭減少二氧化硫的產生，確保滿足新標準的排放要求。

參考文獻

[1] 劉慶輝，史建雨，孫寧.焦化行業建設期存在的環境問題.河北化工，2010，33（1）： 76-78.

[2] 鄭明東，程新發.我國焦化工業的能源與水資源利用現狀及發展趨勢[J].燃料與化工，2010，41（1）：1-5.

[3] 李國強，李珍珍，石玉良，等.焦化脫硫廢液資源化處理技術開發[J].工業水處理，2013，33（9）：10-14.

[4] 田賀忠，程軻，許嘉鈺，等.焦化行業脫硫工藝多級模糊綜合評價[J].煤炭學報，2010，33（9）：1542-1547.

[5] 朱文利，劉運良.焦爐煤氣脫硫方法評述[J].潔凈煤技術，1997，3（3）：34-37.

[6] 劉鳳娥.氨法HPF煤氣脫硫工藝的應用與完善[J].包鋼科技，2009，35（3）：36-38.

[7] 張紅兵.PDS脫硫技術在焦化行業的應用[J].山西化工，2006，26（6）：51-52.

[8] 楊敏建，張鳴林，韓梅，等.焦爐煤氣利用現狀及發展方向[J].煤礦現代化，2011（6）：1-3.endprint

摘 要：該文在分析了烏海地區焦化行業二氧化硫的來源的基礎上，結合我國當前焦化行業脫硫的技術方法，分析了新標準的執行對焦化企業的影響，并提出了達標排放的控制措施。

關鍵詞：焦化行業 二氧化硫 控制措施

中圖分類號：X322 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）04（a）-0081-02

隨著近幾年鋼鐵規模的快速發展，焦化產量也急速擴大，隨之而來的環境問題日益受到人們的關注，焦化作為“兩高一資”行業，面臨的資源和環境壓力越來越突出，焦炭一度成為高耗能、高污染的代名詞[1]。目前，日本、歐美等發達國家煉焦能力處于萎縮狀態，我國自1993年開始已成為全球最大的焦炭生產和出口國，2002年實際焦炭產量已超過1.4億t，2003年達到2億t的水平，2006年焦炭的實際產量約為2.6億t[2]，2013年焦化產量已超過4.8億t。焦化行業污染重，治理難，一致以來都是環保重點治理的行業，作為焦化行業主要大氣污染物之一的二氧化硫的排放更是一直受到普遍關注。

1 焦化行業二氧化硫的來源

焦化行業的二氧化硫主要來源于焦爐煤氣燃燒排放的二氧化硫。焦爐煤氣的硫主要是由煉焦原料配合煤帶入工藝系統中，在煉焦過程中，煤中大約20%～45%的硫轉化成H2S等硫化物，與NH3和HCN等一起形成焦爐煤氣中的雜質帶走[3]，剩余約55%～80%的硫進入產品焦炭中。煤氣中95%以上的硫是以H2S形態存在的，其他為有機硫[4]，煤氣中含有的H2S等硫化物在煤氣凈化過程中，大部分在脫硫系統被生成硫磺[5]，很少一部分進入副產品焦油、粗苯中，其余部分殘留在脫硫后的凈煤氣中，在煤氣燃燒過程中轉化為二氧化硫排放。焦爐煤氣的脫硫效果直接影響了焦化企業二氧化硫的排放。

目前，國內企業采用的焦爐煤氣脫硫工藝主要有FRC法、TH法、HPF法[6]、改良ADA法、AS法、Sulfiban法、PDS+栲膠法[7]等，下表給出了各種焦爐煤氣脫硫工藝的技術經濟指標比較，見表1。

從表1可以看出，綜合考慮塔后H2S 濃度、脫硫效率、投資、運行成本等因素，HPF法、PDS+栲膠等脫硫工藝具有運行成本低，脫硫效率高的特點，是發展的主要方向。

2 焦化行業二氧化硫的排放及達標情況

脫硫后的凈煤氣大約45%返回焦爐作為燃料氣燃燒，其中的硫化氫因焦爐煤氣的燃燒反應生成二氧化硫，與煙塵一起由焦爐煙囪排入大氣。另外，焦化企業的鍋爐、脫苯工段的管式爐加熱均使用凈化煤氣，剩余凈煤氣則不同企業采取的利用方式不同，可作為原料，如制取甲醇、合成天然氣的原料氣[8]等，也可作為燃料，如燒白灰或鎂冶煉等。

內蒙古自治區煤炭資源中煉焦用煤總儲量約為52億 t，其中80%左右分布在烏海市。根據對內蒙地區已投產和正在建設幾家百萬噸焦化企業的調查可以看出，產品以生產二級冶金焦為主。煉焦配合煤消耗指標平均值為1.30 t/t（焦炭），煉100萬 t/a焦炭需消耗配合煤130萬 t/a，配合煤含硫平均值以0.8%計，則配合煤中帶入硫量為10400 t/a。其中，進入產品焦炭的硫占配合煤中總硫平均為70%（產品焦炭含硫平均為0.73%），產品焦炭帶走的硫為7280 t/a；荒煤氣中硫占總硫的比例平均為30%，則進入黃煤氣中的硫為3120 t/a。單位產品煤氣發生量平均為430 m3/t（焦炭），荒煤氣含硫量平均為7.3 g/m3。

隨著《煉焦化學工業污染物排放標準》（16171-2012）標準的執行，新建焦化企業機焦、半焦爐焦爐煙囪二氧化硫排放濃度達到50 mg/m3，要達到該排放濃度，要求焦爐煤氣脫硫后的含硫量低于約160 mg/m3，從烏海地區的焦化企業的荒煤氣含硫量來看，要滿足新標準要求，采用的焦爐煤氣脫硫工藝的脫硫效率應大于98%。下表給出了不同焦化企業焦爐煙囪二氧化硫排放濃度，見（表2）。

從已經運行的該地區的焦化企業運行結果看，焦爐煙囪二氧化硫排放濃度滿足《煉焦化學工業污染物排放標準》（16171-2012）標準要求的現有企業焦爐煙囪二氧化硫排放濃度100 mg/m3的限值要求，但超過新標準要求50 mg/m3的排放限值要求，根據《煉焦化學工業污染物排放標準》（16171-2012）標準要求現有企業自2015年1月1日起焦爐煙囪需要執行50 mg/m3的排放限值要求，現有企業基本難以達標排放，需要進一步提高焦爐煤氣的脫硫效率，降低塔后 H2S 濃度和總硫的濃度。

3 結語

焦化企業作為高污染的一個行業，控制二氧化硫的排放量是今后一段時間的主要任務之一，隨著《煉焦化學工業污染物排放標準》（16171-2012）標準的執行，新建企業應根據原料煤的煤質特點采取煤氣脫硫工藝，應首選HPF法、PDS+栲膠等脫硫效率高，運行成本少的成熟技術，在一級脫硫難以滿足排放要求的情況下，可考慮多級脫硫，并加強對脫硫系統的運行監管和控制，從源頭減少二氧化硫的產生，確保滿足新標準的排放要求。

參考文獻

[1] 劉慶輝，史建雨，孫寧.焦化行業建設期存在的環境問題.河北化工，2010，33（1）： 76-78.

[2] 鄭明東，程新發.我國焦化工業的能源與水資源利用現狀及發展趨勢[J].燃料與化工，2010，41（1）：1-5.

[3] 李國強，李珍珍，石玉良，等.焦化脫硫廢液資源化處理技術開發[J].工業水處理，2013，33（9）：10-14.

[4] 田賀忠，程軻，許嘉鈺，等.焦化行業脫硫工藝多級模糊綜合評價[J].煤炭學報，2010，33（9）：1542-1547.

[5] 朱文利，劉運良.焦爐煤氣脫硫方法評述[J].潔凈煤技術，1997，3（3）：34-37.

[6] 劉鳳娥.氨法HPF煤氣脫硫工藝的應用與完善[J].包鋼科技，2009，35（3）：36-38.

[7] 張紅兵.PDS脫硫技術在焦化行業的應用[J].山西化工，2006，26（6）：51-52.

[8] 楊敏建，張鳴林，韓梅，等.焦爐煤氣利用現狀及發展方向[J].煤礦現代化，2011（6）：1-3.endprint