焦爐煙氣凈化工藝的選擇

李劍鋒

（北京西山環安環境技術有限公司，北京 100000）

1 焦爐煙氣排放特點

根據普遍案例可知，焦爐煙氣排放特點有5種，分別為煙氣量小、粉塵量低、SO2含量低、NOx含量高、煙氣連續生產。下文將對5大特點進行分析。

1.1 煙氣量小

相較于燒結煙氣，焦爐生產當中的煙氣量很低，一般低于燒結20%左右，這說明煙氣凈化工藝在焦爐生產中，可以對多個焦爐的煙氣進行處理。例如某案例當中有兩座大型焦爐，兩座焦爐的總煙氣排放量為400km3/h，案例對此只采用了一套凈化工藝裝置就可以對兩座焦爐的煙氣進行進化，且將案例凈化工藝裝置的功率與煙氣排放需求相比可知，該凈化工藝裝置的功率有余，至少還可以多處理一座焦爐。

1.2 粉塵量低

焦爐煙氣的產生主要源于兩種燃燒氣體，分別為焦爐煤氣、高爐煤氣，這兩種煙氣內幾乎沒有粉塵，相應焦爐煙氣的粉塵量也很低，這給煙氣凈化工藝提供了便利。例如某案例中對自身大型焦爐煙氣內的粉塵含量進行了為期一個月的監測，結果顯示一個月內焦爐煙氣的粉塵含量均值為9.5mg/m3，最大值不超過25mg/m3，證實焦爐煙氣粉塵量較低。

1.3 SO2含量低

SO2（二氧化硫）是焦爐煙氣中的主要成分，對人體與環境而言有巨大的危害性，但相較于焦爐煙氣中的NOX含量，SO2的含量很低，原因在于焦爐燃燒的焦爐煤氣、高爐煤氣在應用前已經被凈化，相應內部燃燒之前都經過凈化，因此焦爐煙氣的SO2含量也很低。例如某案例中的大型焦爐煙氣SO2含量均值為96mg/m3，最大值不超過130mg/m3，相較于電力燃煤機組的煙氣SO2含量，焦爐煙氣SO2含量很低。這說明焦爐煙氣凈化工藝無需要具備太高的脫硫性能，代表技術成本可以適當降低。

1.4 NOx含量高

NOx（氮氧化物）同樣是焦爐煙氣中的主要成分，且也具有巨大的危害性，在焦爐煙氣當中此類物質的含量很高，原因在于焦爐燃燒的焦爐煤氣、高爐煤氣中含有大量的NOx，且在燃燒氣體前處理當中，并不會對NOx進行凈化，因此焦爐煙氣中的NOx含量較高。例如某案例中的大型焦爐煙氣中NOx含量為450mg/m3，相較于電力燃煤機組煙氣NOx含量（200～300mg/m3）可知，大型焦爐煙氣中NOx含量較高。這說明焦爐煙氣凈化工藝需要有較高的脫氮性能，運作中必須嚴格控制。

1.5 煙氣連續生產

因為焦爐運作本身就具有連續性特征。所以焦爐煙氣的生產也具有連續性的特征，即煙氣的產出是源源不絕的，例如某案例對大型焦爐的煙氣產出時間間隔進行了監測，結果顯示在24h范圍內焦爐煙氣沒有間隔，可見煙氣生產具有連續性表現。這說明煙氣凈化裝置的運作不能中斷，但考慮到凈化裝置的維護、檢修需求等，裝置中必須具有煙氣旁路作為備用通道，這樣就可以對主用排路進行維護與檢修。此外，在煙氣凈化裝置維護或檢修當中，主用排路可以中斷，但時間不能太久，否則也會造成不利影響。

2 焦爐煙氣凈化工藝分析與選擇

2.1 煙氣升溫后脫硫脫硝工藝

首先在工藝流程上，在焦爐煙氣總排路上設置調節翻板，由此引導焦爐煙氣進入煤氣補燃爐進行加熱，完成后利用煤氣補燃爐的排路將煙氣導入凈化裝置系統，該系統有SCR脫硝反應器、余熱回收裝置、脫硫系統組成，過程中煙氣依序經過脫硝反應器、余熱回收裝置完成脫硝，再通過增壓風機將煙氣導入脫硫反應器進行濕法除塵即可排放。同時，煙氣在脫硫過程中會生產一定的副產品，此類副產品可以用于硫酸銨產品生產。圖1為煙氣升溫后脫硫脫硝工藝流程。

圖1 煙氣升溫后脫硫脫硝工藝流程

其次在技術特點上，焦爐煙氣脫硝具有性能優異、脫硫脫銷徹底的優勢，同時可以彌補煙氣凈化中催化劑的應用缺陷，即因為焦爐煙氣的溫度偏低，所以通常情況下只能通過低溫催化劑來進行脫硫脫銷，但大部分低溫催化劑的運行實踐都不長，且存在一定的安全隱患，這一基礎上就不建議采用低溫催化劑對焦爐煙氣進行凈化，相應高溫催化劑就成為了最優選擇，但高溫催化劑必須應用在煙氣溫度較高的條件下，此時在以上工藝中，通過補燃爐的加溫可以讓煙氣溫度滿足高溫催化劑的應用條件，這樣工藝性能將得到提升。而在劣勢上，以上工藝的裝置交托，且需要進行煤氣補燃升溫、余熱回收、煙氣除塵等步驟，這意味著工藝所需成本較高，同時脫硫系統的氨法脫硫會對設備造成一定腐蝕，因此設備必須具備較高的防腐能力，這也會增加工藝成本。

2.2 雙氨（銨）法脫硫脫硝工藝

首先在工藝流程上，將煙氣導入脫硫脫銷反應塔中，同時采用濃度較高的氨水對塔中pH值進行調節，這時煙氣內的SO2會與氨水內的游離氨發生反應，形成硫酸銨，由此完成脫硫；在脫硫工藝基礎上，塔中會形成臭氧環境，相應煙氣的部分NOx受臭氧氧化作用會轉化為NO2，在NOx逐漸轉化為NO2的過程中，當NOX、NO2的比例達到一定水平，煙氣就會與游離氨發生反應，生產硝酸銨。由此將硫酸銨、硝酸銨排出煙氣即可實現煙氣凈化目的。

其次在技術特點上，以上工藝具有低成本、工藝簡便的優勢，且利用臭氧對煙氣中的NOx進行處理突破了傳統工藝因NOX難溶于水，所以性能低下的限制。而在劣勢上，以上工藝同樣需要設備具備較高的防腐性能，同時臭氧的生產需要大量電能支撐，因此長期使用下會帶來較高的成本。

2.3 活性炭一體化煙氣凈化技術

首先在工藝流程上，主要將煙氣導入脫硫脫硝一體裝置當中，同時在裝置內放置定量的活性炭，相應當煙氣經過活性炭會因為活性炭的吸附性得到凈化，即活性炭的吸附性會對煙氣內的SO2、NOX吸納，由此實現凈化。相應在活性炭一體化煙氣凈化技術應用過程當中，活性炭與煙氣的接觸面積就會直接影響到凈化質量，這一條件下建議采用圓柱形的活性炭進行煙氣凈化，因這種形狀的活性炭的接觸面積最大。

其次在技術特點上，以上工藝的性能優異、步驟簡便、脫硫脫銷效果良好，且其吸附后生產的副產品具有較高的回收利用價值，可以對多種不同濃度的煙氣進行凈化，但在劣勢上，因為每個活性炭的使用壽命有限，且吸附容量存在上限，所以需要頻繁更換活性炭，這意味著長期應用中會加重管理人員的工作負擔，同時會帶來較高的成本。此外值得注意的是，活性炭技術雖然也存在成本較高的缺陷，但與其他兩項工藝相比，其性能與環保性更具優勢，相應在焦爐煙氣凈化中，該項技術是值得考慮的一項凈化工藝。

3 結語

凈化工藝的選擇必須根據焦爐煙氣特征來進行選擇。本文闡述了焦爐煙氣的主要特征，提出了常見的煙氣凈化工藝，且對各項工藝的流程、特點進行了分析，以供對比與選擇。另外，更推薦活性炭一體化煙氣凈化技術，因為三項技術都存在較高的成本，而活性炭凈化的性能更加優異，環保性更高，所以更推薦該項技術。