焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝凈化技術(shù)與工藝探討

夏應(yīng)德 貴州黔桂天能焦化有限責(zé)任公司

1 引言

根據(jù)國家規(guī)定，將NOx的排放納入至總量控制因子中，并且規(guī)定焦?fàn)t煙氣中，二氧化硫的濃度必須控制在50mg/Nm3以內(nèi)，同時，氮氧化物濃度必須控制在500mg/Nm3以內(nèi)，然后才能夠排入大氣環(huán)境中。現(xiàn)如今，越來越多焦化企業(yè)逐漸意識到加強環(huán)境保護(hù)的重要性，并加強煙氣治理，確保符合國家排放標(biāo)準(zhǔn)。因此，對焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝凈化工藝進(jìn)行詳細(xì)探究具有十分重要的現(xiàn)實意義。

2 燃煤鍋爐排放的煙氣組成及其危害

煤炭是十分重要的能源種類，屬于不可再生自然資源，隨著工業(yè)的快速發(fā)展，煤炭需求量逐漸增多。煤炭是由很多元素所組成的，包括碳、氧、硫等等。在煤炭燃燒過程中，主要有兩種燃燒模式，即完全燃燒和不完全燃燒，其中，在煤炭完全燃燒過程中，會產(chǎn)生大量的CO2和少量的CO以及SO2，而在煤炭的不燃燒過程中，則會產(chǎn)生大量的CO以及少量的CO2和SO2。為了減少煤炭燃燒過程中SO2的產(chǎn)量，可以在煤炭燃燒鍋爐中加入一定量的能夠吸收氮和硫的礦物質(zhì)。對于煤炭燃燒過程中所產(chǎn)生的煙氣，如果直接將其排放入大氣中，就會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染問題，甚至?xí)斐伤嵊陠栴}，對土地環(huán)境造成破壞，因此，在焦?fàn)t煙氣排放前，必須進(jìn)行科學(xué)治理，盡量減少有害成分。

3 焦?fàn)t煙氣治理技術(shù)

在焦?fàn)t生產(chǎn)中，煙氣和有害氣體是同事存在的，在煙氣治理過程中，需要注意清除微粒雜質(zhì)。通過應(yīng)用除塵器，可以達(dá)到良好的微粒雜質(zhì)清理效果，常用除塵技術(shù)包括靜電除塵、機械除塵、布袋除塵等等。其中，靜電除塵的原理為靜電吸附原理，鍋爐管道為高溫高壓環(huán)境，在鍋爐管道中，會產(chǎn)生很多粉塵，包括SiO、A12O3等等，在靜電場吸附作用的影響下，就會吸附大量的微粒雜質(zhì)，靜電除塵法一般被應(yīng)用于大中型焦?fàn)t中。機械除塵的應(yīng)用原理為通過旋轉(zhuǎn)運動產(chǎn)生離心力，進(jìn)而吸附環(huán)境中漂流的塵埃，不僅自動化水平高，而且成本低，主要被應(yīng)用于小型火電廠中。布袋除塵的應(yīng)用方式為采用無紡布以及針刺氈等材料制作布袋，對微粒雜質(zhì)進(jìn)行過濾吸收，除塵率較高，并且應(yīng)用范圍廣泛，但是，這一處理技術(shù)也有一定的應(yīng)用缺陷，布袋材料容易受到腐蝕因素、高溫因素和水汽因素的影響，因此，其在實際應(yīng)用中具有一定的局限性。

4 焦?fàn)t煙氣脫硝凈化技術(shù)

4.1 選擇性催化還原

在焦?fàn)t煙氣排放中，對于煙氣中的氮氧化合物，必須經(jīng)過凈化處理達(dá)到一定的標(biāo)準(zhǔn)后再排放入空氣中。傳統(tǒng)的低氮處理技術(shù)具有一定的局限性，很難達(dá)到煙氣凈化標(biāo)準(zhǔn)，對此，可以采用煙氣脫硝技術(shù)，降低NOx含量。在煙氣脫硝技術(shù)中，選擇性催化還原技術(shù)又被稱為SCR技術(shù)，在該項技術(shù)的實際應(yīng)用中，需要在催化劑條件下進(jìn)行脫硝處理，常用催化劑種類包括CO、NH3。在催化過程中，能夠主動還原焦?fàn)t煙氣中的NOx，同時還能夠促進(jìn)其轉(zhuǎn)換為N2和水，整個催化過程需要控制在300℃～450℃的高溫環(huán)境下，這樣才能夠提升脫硝效率。

4.2 低溫SCR技術(shù)

在焦?fàn)t煙氣脫硝技術(shù)中，低溫SCR技術(shù)也較為常見，其應(yīng)用原理即為SCR的反應(yīng)原理，在具體的脫硝過程中，在一系列化學(xué)反應(yīng)下，催化劑可以適應(yīng)低溫環(huán)境，反應(yīng)溫度控制在120℃～300℃之間。在煙氣治理中，低溫SCR技術(shù)具有選擇還原應(yīng)用優(yōu)勢，其應(yīng)用效果主要受到以下因素的影響：（1）在低溫環(huán)境下，催化劑的活性表現(xiàn)，即催化劑所反饋出的狀態(tài)；（2）在焦?fàn)t排放煙氣治理中，低溫SCR技術(shù)的應(yīng)用效果是否會受到外界環(huán)境因素的影響；（3）在低溫狀態(tài)下，煙氣脫硝過程中的水蒸氣是否會對低溫SCR反應(yīng)過程造成不良影響。

5 焦?fàn)t煙氣脫硫凈化技術(shù)

5.1 石灰石-石膏濕法脫硫技術(shù)

石灰石-石膏濕法脫硫技術(shù)指的是將石灰石漿液作為SO2吸收劑，脫硫完成后，會產(chǎn)生部分石膏，該項技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢在于石灰石吸收劑的價格比較低廉，并且容易獲得，同時，石膏也不會造成二次污染問題，可以將其添加入水泥中作為緩凝劑，因此，再次利用價值比較高。現(xiàn)如今，石灰石-石膏濕法脫硫技術(shù)的流派比較多，本文主要介紹德國斯坦米勒石灰石-石膏濕法脫硫裝置，在該項裝置的應(yīng)用中，其吸收塔為逆流空塔結(jié)構(gòu)，脫硫效果比較高，在吸收塔中需要布置兩級除霧器及漿液噴淋系統(tǒng)，其中，每一層噴淋系統(tǒng)中還需要安裝1臺再循環(huán)泵，除此以外，該裝置配有軸流式動葉可調(diào)增壓風(fēng)機，在對煙氣進(jìn)行除塵處理后，通過增壓風(fēng)機，還可以將煙氣送入至吸收塔中進(jìn)行洗滌，在此過程中，可以有效脫除煙氣中的SO2、SO3等酸性物質(zhì)。

5.2 石灰石-石膏濕法脫硫技術(shù)

5.2.1 SO2、SO3 和 HCl的吸收

將煙氣中的SO2和SO3溶解入漿液微滴中，在此過程中，會發(fā)生以下化學(xué)反應(yīng)：

需要注意的是，在此過程中，為了促進(jìn)SO2、SO3的吸收，對于酸性物H2SO4、H2SO3，應(yīng)該盡快對其進(jìn)行中和反應(yīng)。

5.2.2 石灰石漿的反應(yīng)

對于SO2、SO3、HCl以及石灰石漿微滴，繼續(xù)將其下落至吸收塔的氧化池中，并產(chǎn)生以下化學(xué)反應(yīng)：

5.2.3 CaSO3 的氧化

向氧化池中加入一定量的氧化劑-空氣，即可促進(jìn)CaSO3發(fā)生氧化反應(yīng)：

在氧化過程中，也會產(chǎn)生石膏結(jié)晶，具體的化學(xué)反應(yīng)如下：

6 脫硫脫硝一體化技術(shù)

該項技術(shù)主要應(yīng)用了活性焦的吸附和催化特性，在對煙氣進(jìn)行治理后，對于SO2和NOx，可以對其進(jìn)行回收利用。該項技術(shù)的脫硫原理基礎(chǔ)是SO2在活性焦表面的吸附和催化作用，在110～180℃的反應(yīng)溫度下，SO2與煙氣中氧氣、水蒸氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成硫酸，并且吸附在活性焦空隙中。另外，脫硝原理應(yīng)用的是活性焦的催化特性，在煙氣中加入一定量的NH3,即可促進(jìn)NO發(fā)生選擇性催化還原反應(yīng)，進(jìn)而生成N2，然后即可將其排放入大氣環(huán)境中。

7 結(jié)語

綜上所述，焦?fàn)t煙氣中含有大量的污染物，不僅會對大氣環(huán)境造成污染，而且還會危害人們的身體健康。現(xiàn)如今，國家對于焦?fàn)t生產(chǎn)環(huán)境的要求越來越高，在焦?fàn)t煙氣排放前，必須進(jìn)行煙氣治理，而煙氣治理和脫硫脫硝的技術(shù)種類比較多，對此，需要結(jié)合實際情況選用相應(yīng)的技術(shù)種類，充分發(fā)揮煙氣治理技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢，同時降低技術(shù)應(yīng)用成本，促進(jìn)焦?fàn)t生產(chǎn)環(huán)境友好發(fā)展。