焦爐煙道廢氣煙氣治理的技術途徑

羅瑞源（云南煤業能源股份有限公司，云南 昆明 650302）

近年來，隨著我國新環保法以及《煉焦化學工業污染物排放標準》的實施和完善，焦化行業在新形勢下迎來了一場重大的環保技術改革和應用風潮。由于在焦化企業煉焦生產的過程中，焦爐煙道排放的廢氣煙氣中含有大量的二氧化硫以及氮氧化物等，對自然環境和大氣環境會造成一定的危害，因此相關焦化企業必須要采用科學合理的技術途徑減少有害廢氣煙氣的排放，這一問題在當前也成為了行業煙氣治理的主要內容，是企業亟待解決的發展問題。

1 焦爐煙道廢氣煙氣現狀

現階段我國的焦化工業雖然有了極大的發展和進步，焦爐生產日益大型化，即便是應用了多種煤氣脫硫凈化以及廢水處理、除塵技術，但是對焦爐煙道煙氣排放治理仍有不足。當前我國采用的廢氣循環加熱焦爐，在煤氣燃燒后從煙囪排出的氮氧化物在600mg/m3-900mg/m3，而采用廢氣循環加多段加熱組合治理技術，利用高爐煤氣加熱可以有效的控制廢氣中含有的氮氧化物含量低于500mg/m3，采用焦爐煤氣加熱，燃燒廢氣中的氮氧化物低于800mg/m3。因此改善傳統的煙氣治理技術是十分必要的，在社會經濟的推動下，焦化企業數量將會越來越多，產生的煙道廢氣也會逐漸增多，為了貫徹環保發展理念，必須要研發和應用科學先進的煙氣治理技術，促進焦化企業可持續發展[1]。

2 焦爐煙道廢氣煙氣治理的技術難度

2.1 焦爐煙氣溫度低

焦爐煙道廢氣煙氣治理在實際應用中存在很多的技術難度，對脫硫脫硝效率和氮氧化物的去除都有較大的影響，而其中對治理技術產生較大難度的即是焦爐煙氣溫度低的問題。很多焦化企業在生產過程中，焦爐煙道廢氣的穩定相對較低，一般在200-250℃之間，也存在個別企業的焦爐煙氣溫度在180-280℃。而熱電廠煙氣的溫度在300-400℃的范圍內，運用熱電廠煙氣治理技術，則在焦爐煙氣溫度較低的情況下，就會無法保障脫硝工藝催化劑具有較高的活性，脫硝效率難以提高。同時焦爐煙氣脫硫脫硝后期溫度不能夠低于煙氣的露點溫度即130℃，一旦煙氣溫度低于露點溫度就會嚴重的影響焦爐的正常生產過程和產品。所以在這種情況之下焦爐煙氣的治理具有較大的技術難度[2]。

2.2 焦爐煙氣成分復雜

由于焦爐煙道廢氣煙氣的產生較為復雜，所以焦爐煙氣中的成分也相對十分復雜，其中包含約70%～80%的氮氣、10%～20%的水以及5%～10%的氧氣、5%左右的二氧化碳等。所以焦化企業在焦爐煙道廢氣煙氣治理的過程中要充分考慮各項成分的反應生成和產物，避免形成有毒、易爆性氣體，不但不會起到良好的治理效果，反而會造成一定的安全隱患。而同時也正是由于焦爐煙氣成分較為復雜，氮氧化物的含量差別較大，對焦爐煙道廢氣煙氣治理的技術難度也相對較大[3]。

2.3 焦爐煙氣二氧化硫負作用

通常情況下獨立的焦化企業的焦爐煙道煙氣中的二氧化硫值普遍偏高，在180℃-230℃的溫度范圍內，二氧化硫極易發生反應而轉化為硫酸銨，在很大程度上會造成管道堵塞以及設備腐蝕等現象，從而就會使脫硫脫硝的效率有所下降。這種狀況即是焦爐煙氣二氧化硫的負作用，在一定程度上增加了焦化企業焦爐煙道廢氣煙氣治理的技術難度。

3 焦爐煙道廢氣煙氣治理的技術途徑

3.1 現行脫硫技術

當前我國的煙氣脫硫技術多達幾十種，按照在脫硫過程中是否加水以及脫硫產物的干濕形態則大致分為三大類工藝，即是干法、半干法、濕法?，F階段在焦爐煙道廢氣煙氣治理技術中比較廣泛應用的脫硫工藝如下：

（1）干法脫硫工藝是將石灰粉或者是碳酸鈉、碳酸氫鈉等借助噴射系統噴入到降溫塔出口的煙道內，使除塵器濾袋附近和酸性氣體進行充分接觸，從而能夠反應生成固態化合物，再經過除塵器將化合物和粉塵進行鋪集。這種組合脫硫工藝具有系統簡單、維護簡便、經濟性好、占用面積小、無廢水生成和煙氣無拖尾現象等優勢。

（2）半干法脫硫工藝是指將吸收劑噴入到反應塔中，此時二氧化硫氣體能夠與吸收劑發生反應，同時能夠利用焦爐煙氣的余熱蒸發吸收劑中含有的水分，使其與污染物可以進行較為充分的傳質傳熱，既有利于提高脫硫效率，又能夠促使生成物干燥，并以固態的形式排出。這種脫硫工藝一般都具有設備簡單、凈化效率高、生成物容易處理、對負荷波動適應性好的優勢，而且較為容易控制系統的溫度和濕度，吸收劑可以按照焦爐煙氣中含有的污染物濃度進行合理調節，水資源耗費量較少。

（3）濕法脫硫工藝在焦爐煙氣治理中通常采用吸收塔的形式，即是煙氣在進入到吸收塔后，能夠與堿性溶液發生反應以實現脫硫效果。因此濕法洗滌法能夠相對較好的去除酸性氣體，對吸收劑的消耗量較少。不過濕法脫硫工藝存在一個明顯的曲線，就是在應用過程中操作流程較為復雜，涉及的配套設施較多，存在一定的尾氣拖尾現象。此外為了保障凈化排放，還需要配置二級凈化裝置以及污水處理系統等，相比于前兩種脫硫工藝其成本費用和維修費用較高。

因此綜合這三種主流脫硫工藝，在我國的焦化行業中焦爐煙氣脫硫工藝主要有SDS 干法、SDA 干法、氨法和濕法以及活性焦法等，都可以實現較好的煙氣治理效果，降低污染程度。

3.2 焦爐煙氣治理脫硝技術

對焦化企業的焦爐煙氣脫硝主要有三種技術工藝，首先是選擇性非催化還原脫硝技術（SNCR），即將脫硝劑加水稀釋以后噴入到焦爐煙道內，其反應溫度的范圍在850-1100℃之間，能夠有效的將氮氧化物還原為無毒無害的氮氣和水，可以實現20%-60%的脫硝效率，并且可以采用工業尿素或者氨水作為還原劑，化學反應式為CO(HN2)2+NOX+O2→N2+CO2+H2O。另外，這種工藝的實際脫硝效率與反應的溫度具有較大的關系，而最佳反應溫度與焦爐煙氣中的組分有較大的聯系，所以一般來說，氧濃度較高的煙氣最佳反應溫度要低于氧濃度較低的煙氣。因此噴射系統必須能夠保障在適宜的溫度區間內發生反應，其后為發生反應的還原劑會導致氨泄漏，經過下游的工藝進入到脫硫渣，剩余部分氨泄漏則能夠通過煙氣排放出去。

其次是中溫選擇性催化還原技術（SCR），該技術在320-420℃的環境中利用催化劑使焦爐煙氣中含有的氮氧化物與氨氣供應系統中所注入的氨氣進行混合，并發生還原反應，能夠生成水和氫氣，從而降低了氮氧化物的排放量，能夠有效的減少焦爐煙氣對環境的污染程度。

最后是中低溫SCR脫硝技術，其最核心的處理內容即是對中低溫催化劑的研制和該系統的結構，在焦化企業中要適應SCR尾部布置和其他低溫應用的需求，同時還能夠減少對煙氣的再加熱，從而實現對焦爐煙氣中的氮氧化物進行脫除。在應用的過程中需要催化劑的活性溫度窗口保持在120-300℃之間，可以保障具有較高的脫硝效率。不過焦化企業在應用中低溫SCR 脫硝技術時，要注意兩個方面的問題，一是要保障催化劑能夠在中低溫條件下具有較高的活性，二是要保障中低溫催化劑具有良好的抗二氧化硫和防水效果。

4 結語

綜上所述，當前我國的環境污染問題日益加重，焦化行業在這種形勢之下，必須要堅持環境保護的理念，積極探尋可持續發展道路。所以當前焦化企業要進一步開發和創新焦爐煙道廢氣煙氣治理技術以及煙氣脫硫脫硝工藝，在技術上要實現雙管齊下，從源頭抑制和末端治理兩大方面著手研究，從而構建安全可靠、經濟高效的實用治理技術，推動我國的焦化行業健康、良好發展。