焦爐煙氣脫硫脫硝工藝及控制技術

賈丹丹

摘 要：近年來，人們環保意識越來越強，特別是2018年初國務院提出要對鋼鐵行業進行超低排放改造以來，各級政府相繼出臺了最新的、更嚴格的大氣污染物排放標準。以煉焦化學工業為例，國家出臺的焦爐煙氣超低排放標準為：基準含氧量8%的條件下，顆粒物≤10mg/m3，SO2≤30mg/m3，NOx≤150mg/m3;2018年9月，河北省發布的《煉焦化學工業大氣污染物超低排放標準》更是將上述指標加嚴為：在基準含氧量8%的條件下，顆粒物≤10mg/m3，SO2≤30mg/m3，NOx≤130mg/m3。這對于焦爐煙氣的污染物控制與治理技術來說，既是嚴峻考驗，也是進步的巨大推力。

關鍵詞：焦爐煙氣;脫硫脫硝工藝;控制技術

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 煙氣升溫脫硫脫硝

從某方面來講，煙氣升溫脫硫脫硝是目前焦化廠煉焦過程中，進行脫硫脫硝處理使用率最為頻繁的一種處理工藝，究其原因是因為相較于其他脫硫脫硝處理工藝，它不僅具有操作簡單、成本較低以及可控性強的顯著優勢，同時在推動企業進一步發展，提高企業經濟效益和社會效益，保障人們生命安全中也發揮了重要作用，從目前來看，煙氣升溫脫硫脫硝工藝的具體流程為：

首先，從總煙道調節翻板部位引出焦爐煙氣，經煙氣管道將所有的煙氣全部流入煤氣補燃爐內;

其次，在進行煙氣的加熱過程中，為從根本上確保脫硫脫硝的效率，相關工作人員必須嚴格按照相關技術操作的規章制度進行;

再次，加熱后的煙氣進入脫硝反應器，脫硝后的氣體經余熱鍋爐進行熱量回收，再經增壓風機送至脫硫塔進行脫硫（濕法）反應，脫硫完后將未含二氧化硫物質的煙氣在濕式電除塵反應后自反應塔頂部煙囪排出;

最后，為提高產品可持續利用，企業的相關工作人員需將脫硫脫硝反應后，生成的副產品送至下一工序進一步處理。

在進行煙氣升溫脫硫脫硝的操作流程時，為有效地提高脫硫、脫硝效率，一方面企業的操作人員需嚴格控制反應過程中的溫度，即通過煤氣補燃將溫度升至300～400℃之間，究其原因是在需將煙氣溫度升至高溫SCR脫硝催化劑反應溫度。

2 SDA-SCR法脫硫脫硝技術

SDA-SCR法是目前焦爐煙氣脫硫脫硝技術中應用最廣泛、工程案例最多的技術之一，其主要原理是：以碳酸鈉溶液或石灰漿液為脫硫劑，采用SDA（旋轉噴霧干燥）方式進行半干法脫硫，煙氣中的SO2與霧化成小液滴的脫硫劑進行反應，在脫除SO2的同時液滴迅速蒸發為鹽顆粒，經中低溫SCR脫硝除塵一體化裝置噴氨將煙氣中的NOx還原為N2和H2O的同時，過濾除去煙氣中的顆粒物，最終煙氣達到超低排放，經煙囪排入大氣。

該工藝的主要優點是：采用先脫硫后脫硝的工藝，避免了煙氣中少量SO3與NH3反應生成黏稠的NH4HSO4堵塞SCR催化劑微孔;顆粒物、SO2、NOx等可達到國家超低排放標準，且NOx的脫除效率可通過增加催化劑層數的方式升級提高;采用SDA的方式脫硫煙氣溫度損失可控制在10～20℃，減少了SCR脫硝段煙氣升溫的加熱煤氣消耗;可保障焦爐煙囪排煙溫度大于130℃，并長期處于熱備狀態。但同時，該工藝也存在著SDA核心設備需要進口，噴霧干燥形成的粉狀鹽顆粒在煙氣中水分含量高，溫度較低時容易潮解堵塞布袋和管道、催化劑蜂窩，日常清理維護工作量大，以及能量利用效率高，煙氣排放溫度較低的焦爐需要更多的燃氣對煙氣進行補熱，成本偏高，脫硫灰需要單獨無害化處理等缺點，需要進一步工藝優化。

3 半干法脫硫+CATOERA脫硝

在進行半干法脫硫與高溫陶瓷過濾器（CATCERA）脫硝除塵相結合的脫硫脫硝工藝中，從某方面來講，其脫硫脫硝工藝的具體流程為：

其一，從總煙道調節翻板部位引出焦爐煙氣，經煙氣管道將所有的煙氣全部流入煤氣補燃爐內;

其二，在“半干法脫硫+CATOERA脫硝”中的脫硫系統中進行脫硫操作，而后在CAT/CERA脫硝反應器中進行脫硝反應，以去除焦氣內的氮氧化物以及粉塵顆粒物;

其三，通過引風機增壓的方式循環至焦爐煙囪底部。從相關調查可知，半干法脫硫+CATOERA脫硝有其特定的操作工藝設備，其主要包括壓縮空氣裝置、脫硫裝置、煙氣裝置、氨反應裝置以及脫硝除塵裝置這幾個方面，為從根本上提高脫硫、脫硝效率，脫硫裝置中的脫硫劑應選用氫氧化鈣，除此之外，在這一反應過程中，通過類比分析可知，以半干法脫硫開始，可確保中低溫下脫硫效率的穩定性，是脫硫脫硝凈化工藝最典型的技術特點。

4 結語

綜上，通過工藝優化和設備改造，實現了高效脫硫，提高了催化劑反應溫度，保證了最佳脫硝效率;凈化后的焦爐煙氣，SO2濃度低于15mg/m3，NOx濃度低于100mg/m3。同時降低了脫硫脫硝系統物料消耗費用，對實現煤化工行業污染物排放控制具有參考借鑒意義。

參考文獻：

[1]張艾紅，王偉男.柳鋼焦爐煙氣脫硫脫硝技術應用探討[J].柳鋼科技，2018（3）.