焦爐煙氣脫硫脫硝技術研究進展

楊 鋒， 蔣廉穎， 馮志軍

(1.浙江德創環保科技股份有限公司，浙江 紹興 312000；2.浙江菲達脫硫工程有限公司，浙江 杭州 310000)

引 言

我國工業生產中，煤炭焦化用煤量排在第二位，年耗原煤約10億t,占全國煤炭消耗總量的1/3左右。燃煤煙氣中的SO2和NOx是造成酸雨、光化學煙霧和霧霾等環境污染的元兇，不僅破壞了生態環境，也嚴重侵害了我們的身體健康。大部分煤電企業SO2和NOx的排放已達標準，但是焦化領域發展相對粗放，多數焦化企業煙氣排放尚未達到標準要求，還存在一定的差距[1]。《煉焦化學工業污染物排放標準》的頒布實施排放標準要求焦爐煙氣經除塵后煙囪排放廢氣NOx質量濃度≤150 mg/m3、SO2質量濃度≤20 mg/m3、煙塵質量濃度≤10 mg/m3，在役焦爐裝置必須采取有效脫硫脫硝技術措施，以使煙氣達到排放標準。因此，焦爐煙氣的脫硫脫硝技術成為了整個焦化行業重點關注的技術[2]。

1 焦爐煙氣脫硫脫硝技術

1.1 加熱+SCR脫硝+余熱鍋爐+氨法脫硫工藝進展

1.1.1 工藝流程

對焦爐煙氣進行加熱，加熱完成后進入SCR脫硝反應器，并加入脫硝還原劑，通過這一系列操作，發生了還原反應，使得氮氧化物被脫除，然后進入余熱鍋爐，對熱量進行回收，再經過氨法脫硫對SO2進行脫除，通入氧化空氣把亞硫酸銨氧化為硫酸銨，最后利用濕式電除塵器對顆粒物進行脫除，煙氣最終由煙囪排出。SCR脫硝氨法脫硫工藝流程[3]，如圖1所示。

圖1 SCR脫硝氨法脫硫工藝流程

1.1.2 工藝進展

焦爐煙氣在經過加熱升溫后，對其進行脫硝處理時，可以利用中溫SCR脫硝技術，這一技術處理效果明顯，脫硝性能穩定，即使是在不良的運行狀態下，也具有非常明顯的脫硝效果。通常情況下，焦化廠都會自行生產稀氨水，采用氨法脫硫時，需要充分利用好這一優勢，這樣不僅能解決脫硫劑原料來源問題，還可以將脫硫產品硫酸銨作為氮肥出售，增加了收入來源。值得注意的是，加熱焦爐煙氣會加大該工藝的運行成本。

1.2 SDA半干法脫硫+SCR脫硝工藝進展

1.2.1 工藝流程

焦爐煙氣進入旋轉噴霧脫硫塔，焦爐煙氣與旋轉噴霧器霧化的氫氧化鈣霧滴充分接觸，接觸之后通過快速反應生成了亞硫酸鈣，然后隨煙氣進入除塵器，沒有發生反應的脫硫劑進行循環使用，然后進行低溫SCR脫硝，加入脫硝還原劑，發生還原反應，煙氣得以凈化，最終由煙囪排出。半干法脫硫SCR脫硝工藝流程[1]，如第54頁圖2所示。

1.2.2 工藝進展

最先開始脫硫除塵操作，具有眾多優點，優化了脫硝反應環境，減輕了粉塵對催化劑的磨損程度，使催化劑的壽命得到延長，另外，還省略了SCR脫硝催化劑清灰系統。旋轉噴霧半干法脫硫可以吸收煙氣中可能存在的污染物，如焦油、有機硫等，進一步提升了工藝穩定性。脫硫后產生固體亞硫酸鈉，極易進行清除。同時，采取這一工藝，操作設備不易受到腐蝕。但是，旋轉噴霧器作為半干法脫硫核心設備，還沒有實現國產化，要從國外進口，加大了工藝成本。

圖2 半干法脫硫SCR脫硝工藝

1.3 活性炭法脫硫脫硝技術進展

1.3.1 工藝流程

這一工藝是利用了活性炭所具有的吸附和催化性能。焦爐煙氣先進入預熱鍋爐對熱量進行回收，再通過冷卻進行降溫，然后進入活性炭吸附裝置。吸附塔分為兩級，第一級先脫硫，活性炭將煙氣中的二氧化硫吸附到表面，在煙氣中氧氣、水蒸汽的作用下，發生催化氧化反應。第二級噴氨進行脫硝處理，活性炭將氮氧化物吸附到表面，與氨氣發生反應，生成了氮氣和水，再生后的活性炭可以循環利用，煙氣被凈化后，最終由煙囪排出。活性炭法脫硫脫硝技術[4-6],如圖3所示。

圖3 活性炭法脫硫脫硝技術

1.3.2 工藝進展

活性炭吸附法具有眾多優點，該技術不僅工藝簡單，而且投資小、設備占地面積小，對于脫硫脫硝的效率高，并且活性炭還可進行再生循環利用。另外，該技術不僅可以脫除煙氣中的SO2、NOx，還能脫除汞、重金屬、揮發性有機物等污染物。但是，對活性炭再生循環利用的話，加熱溫度需要達到400 ℃以上，溫度太高，導致活性炭出現損耗，并且再生設備儀器較為復雜，成本較高。

2 焦爐煙氣脫硫脫硝技術發展方向分析

當前，已使用的多種焦爐煙氣脫硫脫硝技術對于焦爐煙氣的凈化，已基本達到了煙氣排放標準，也能夠滿足標準特別限值要求。但是這些技術使用的工藝設備普遍存在著投資和運行費用較高的問題。現有工藝雖然已滿足的相關標準要求，但是在焦爐壽命期甚至更長時間內，能否保持長期穩定運行、持續滿足排放要求還需要時間的檢驗。在對脫硫脫硝裝置進行檢修或者發生故障時，焦爐煙氣是否能夠安全排放，SCR脫硝中的氨水是一種危險化學品，需要對其進行有效防護處理，是否能確保其在運輸、儲存、使用過程中的安全、消防問題，焦爐煙氣中存在各種各樣的雜質，這些雜質會導致SCR催化劑失去活性或導致其失效，如何對這些問題進行預防[5-6]。除了上面提到的這些問題，焦爐煙氣脫硫脫硝技術還有一些其他問題，嚴重影響脫硫脫硝效果，研究設計單位需要采取有效措施對工藝進行優化，生產單位要強化技術操作，做好應急預案，使工藝裝置得到進一步的提升，更具穩定性和安全性。

3 結語

工業生產要想在最大程度降低對生態環境危害的基礎上，得到進一步發展，就需要加強先進技術的應用。焦爐煙氣中的SO2、NOx等污染物是造成大氣污染的所在，為了使這些污染物得到凈化，需要加強脫硫脫硝技術的應用，本文介紹的三種技術都有各自優勢和缺點，需要根據實際情況，選擇應用。