焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝凈化技術(shù)與工藝研究

王春

摘要：煉焦需在徹底隔絕空氣的前提下，持續(xù)加熱升溫至1000.0℃后經(jīng)熱分解以及結(jié)焦反應(yīng)的方式產(chǎn)生焦炭、焦?fàn)t煤氣以及煉焦化學(xué)產(chǎn)品的工藝過程。焦?fàn)t作為煉焦過程中最核心的熱工設(shè)備之一，肩負(fù)著面向煉焦反應(yīng)提供充足熱量的重要任務(wù)，在自身反應(yīng)中也會產(chǎn)生大量的二氧化硫以及氮氧化物成分。為符合本行業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)要求，企業(yè)必須對焦?fàn)t煙氣中的二氧化硫以及氮氧化物進(jìn)行有效去除，通過脫硫脫硝凈化工藝技術(shù)的合理應(yīng)用，以盡可能減少焦?fàn)t煙氣污染，滿足本行業(yè)的低碳化發(fā)展需求。

關(guān)鍵詞：焦?fàn)t；煙氣脫硫脫硝；凈化；工藝

長期以來，我國二氧化硫以及氮氧化物排放量始終高于世界各國領(lǐng)先地位。研究結(jié)果顯示，大量排放上述污染會對導(dǎo)致大氣環(huán)境受到污染，誘發(fā)酸雨問題，甚至危害人類健康以及生態(tài)系統(tǒng)，并對我國社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展產(chǎn)生巨大制約。因此，政府部門高度重視對此項問題的防治與干預(yù)，并提出了對焦?fàn)t煙氣進(jìn)行脫硫脫硝凈化處理的重要戰(zhàn)略部署，形成了大量相關(guān)的技術(shù)方法，在實際應(yīng)用中有著不同的優(yōu)勢與特點。

1、SOR脫硝+雙堿煙氣脫硫

本方法中，焦?fàn)t煙氣首先進(jìn)入SCR（催化還原）反應(yīng)器中進(jìn)行脫硝處理，然后經(jīng)空氣機換熱器裝置收集進(jìn)行換熱，經(jīng)處理后煙氣進(jìn)入預(yù)熱鍋爐中，收集余熱后將160.0℃左右煙氣傳輸至脫硫塔中進(jìn)行脫硫處理，頂部除霧器處理后直接排入大氣，空氣經(jīng)換熱加溫處理后則循環(huán)至原煙囪內(nèi)作為熱備使用。在本工藝脫硫脫硝凈化過程中，選用鈉堿成分作為吸收液，吸收期間無沉淀物生成，再生反應(yīng)期間選用石灰漿液參與反應(yīng)，所生成氫氧化鈉溶液傳輸至吸收系統(tǒng)內(nèi)使用，壓縮空氣氧化處理后生成石膏并傳輸至脫水裝置中進(jìn)行處理。

應(yīng)用SCR脫硝+雙堿煙氣脫硫技術(shù)具有脫硫效率高的優(yōu)勢，主要原因是選用鈉堿作為吸收劑，具有脫硫效率高的優(yōu)勢，且通過塔外石灰進(jìn)行再生反應(yīng)，不易出現(xiàn)表面結(jié)構(gòu)或磨損等質(zhì)量問題。脫硫反應(yīng)中所選用液體以氫氧化鈉溶液為主，酸堿性始終，在參與凈化反應(yīng)循環(huán)過程中對設(shè)備、水泵以及管道無明顯污染，設(shè)備后期運行難度低。更為關(guān)鍵的一點是，焦?fàn)t煙氣經(jīng)石灰漿液處理再生后分別將液體部分循環(huán)至回收系統(tǒng)中繼續(xù)使用，在脫硫脫硝塔內(nèi)吸收了二氧化硫脫硫液，并在塔外借助于低成本石灰實現(xiàn)再生循環(huán)利用，因此還具有成本低廉，綜合效益確切等一列優(yōu)勢。

2、煙氣升溫脫硫脫硝

本方法中，焦?fàn)t煙氣經(jīng)總煙道調(diào)節(jié)翻板部位引出，經(jīng)煙氣管道流入煤氣補燃爐內(nèi)，煙氣經(jīng)加熱后按照如下圖（見圖1）所示流程進(jìn)行反應(yīng)，經(jīng)增壓風(fēng)機處理后進(jìn)行脫硫反應(yīng)，二氧化硫脫除后所得到凈煙氣在濕式電除塵反應(yīng)后自反應(yīng)塔頂部煙囪排放。脫硫脫硝反應(yīng)過程中副產(chǎn)品傳輸至焦化回收車間內(nèi)，作為硫酸銨成品的生產(chǎn)原料。

結(jié)合圖1，在煙氣升溫脫硫脫硝反應(yīng)中，對焦?fàn)t煙氣進(jìn)行了煤氣補燃升溫至SCR脫硝所需的煙氣溫度300-400℃之間，通過升溫的方式極大改善了焦?fàn)t煙氣對催化劑的適用性，即便受到煤氣前端凈化異常，二氧化硫含量高，余熱回收等諸多因素的以影響與干擾，仍然可通過補燃升溫的方式以保障脫硫脫硝工藝凈化效果。但需要特別注意的是，本方法下初始投資較高，且由于脫硫過程中引入氨反應(yīng)，因此對設(shè)備防腐性能作出了比較嚴(yán)格的要求。

3、半干法脫硫+CATOERA脫硝

基于半干法脫硫與高溫陶瓷過濾器（CATCERA）脫硝除塵相結(jié)合的焦?fàn)t煙氣凈化工藝基本流程如下圖（見圖2）所示。結(jié)合圖2：焦?fàn)t煙氣在引風(fēng)機驅(qū)動下自地下煙道引入脫硫脫硝反應(yīng)系統(tǒng)中，在脫硫系統(tǒng)去除煙氣中二氧化硫成分后進(jìn)人CAT/CERA脫硝反應(yīng)器中進(jìn)行脫硝反應(yīng)，以去除煙氣內(nèi)氮氧化物以及粉塵顆粒物，最后通過引風(fēng)機增壓的方式循環(huán)至焦?fàn)t煙囪底部。

整套工藝的基本構(gòu)成包括煙氣裝置、脫硫裝置、脫硝除塵裝置、氨反應(yīng)裝置、以及壓縮空氣裝置這幾個方面。脫硫裝置基于半干法進(jìn)行脫硫，脫硫劑選用氫氧化鈣，脫硫劑經(jīng)定量給藥裝置以及溶液泵運送至反應(yīng)塔霧化器裝置內(nèi)，以霧化滴液的形式與焦?fàn)t煙氣中二氧化硫成分發(fā)生脫硫反應(yīng)，此環(huán)節(jié)中對二氧化硫的脫出效率可達(dá)到90%以上。在此基礎(chǔ)之上，焦?fàn)t煙氣進(jìn)入脫硝裝置內(nèi)，以SCR催化還原法為核心進(jìn)行脫硝反應(yīng)，以氨為催化還原劑，在CATCERA陶瓷納米催化劑作用下，通過可選擇性的方式與焦?fàn)t煙氣中的氮氧化物產(chǎn)生反應(yīng)，在此過程中產(chǎn)生無污染的氮氣以及水并伴隨煙氣直接排放。

在這一反應(yīng)過程中，脫硫脫硝凈化工藝最典型的技術(shù)特點是：以半干法脫硫開始，可確保中低溫下脫硫效率的穩(wěn)定性。實踐證明：當(dāng)焦?fàn)t煙氣溫度不足230.0℃的情況下，煙氣中部分二氧化硫成分受到催化劑影響而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成三氧化硫，與氨氣結(jié)合并產(chǎn)生硫酸鈉鹽，對催化劑產(chǎn)生黏附作用，降低催化效率。本工藝在焦?fàn)t煙氣脫硝處理前設(shè)置半干法進(jìn)行脫硫處理，使焦?fàn)t煙氣中二氧化硫含量迅速下降至30.0mg/m³以內(nèi)，從而達(dá)到了保障脫硝效果的目的。

4、結(jié)束語

眾所周知，焦?fàn)t生產(chǎn)運行期間會向外界排放大量的焦?fàn)t煙氣，其中含量較大比重的二氧化硫以及氮氧化物等污染物，對大氣環(huán)境會產(chǎn)生巨大危害。為了積極應(yīng)對這一客觀情況，必須圍繞焦?fàn)t煙氣的凈化問題展開研究，以脫硫脫硝為主要目的，通過SCR脫硝+雙堿煙氣脫硫技術(shù)、煙氣升溫脫硫脫硝技術(shù)、以及半干法脫硫+CATCERA脫硝除塵焦?fàn)t煙氣凈化技術(shù)等相關(guān)工藝技術(shù)的綜合應(yīng)用，以最大限度的減少焦?fàn)t煙氣排放對大氣環(huán)境的不良影響。

（作者單位：江蘇中順節(jié)能科技有限公司）