王勇

( 山鋼集團(tuán)日照有限公司焦化部，山東 日照 276800)

摘要 ：隨著現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，焦化廠焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝工作開始受到越來(lái)越多環(huán)保部門和專家學(xué)者的重視，本文就針對(duì)焦化廠煉焦生產(chǎn)期間排放煙氣中的氮氧化物、二氧化硫等污染物產(chǎn)生原因和物理化學(xué)性質(zhì)加以分析，結(jié)合具體的環(huán)保理念對(duì)干法脫硫和濕法脫硫以及其他的脫硫方法加以分析，并對(duì)優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行探討，從而為焦化廠煙氣脫硫脫硝工藝設(shè)計(jì)提供相應(yīng)的指導(dǎo)和參考。

關(guān)鍵詞 ：焦化廠 ；焦?fàn)t煙氣 ；脫硫脫硝工藝 ；技術(shù)探討

煉焦生產(chǎn)期間排放的煙氣內(nèi)部包含氮氧化物、二氧化硫等污染物，由此轉(zhuǎn)變而言的PM2.5 占據(jù)空氣總量的50% 左右，同時(shí)也會(huì)形成酸雨，誘發(fā)嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題 ^[1] 。在脫硫脫硝技術(shù)不斷發(fā)展和進(jìn)步的影響下，其為煉焦煙氣污染物治理提供方向指導(dǎo)，尤其是氮氧化更為相關(guān)工作的順利進(jìn)行提供保障。本文就針對(duì)當(dāng)前相對(duì)成熟的脫硝工藝技術(shù)方法進(jìn)行分析，并未今后焦化廠脫硫脫硝工作順利進(jìn)行提供保障。

1 焦?fàn)t煙氣特點(diǎn)分析

從備煤作業(yè)區(qū)生產(chǎn)的洗精煤都是從運(yùn)煤廊直接運(yùn)送到煤塔中，然后由漏嘴經(jīng)過(guò)煤車按照順序進(jìn)入到炭化室，并且在1000℃左右的溫度下經(jīng)過(guò)高溫處理成焦炭，焦?fàn)t加熱使用回爐煤氣從外管運(yùn)送到焦?fàn)t不同燃燒室，并且在燃燒室內(nèi)經(jīng)過(guò)蓄熱室預(yù)熱的空氣混合燃燒，燃燒得到的廢氣經(jīng)過(guò)立火道、斜道之后，在蓄熱室內(nèi)和格子磚換熱后經(jīng)過(guò)分煙道、總煙道，然后排出。

焦?fàn)t因?yàn)檫x擇的生產(chǎn)工藝相對(duì)特殊，煙囪排放的熱煙氣中含有氮氧化物、二氧化硫以及粉塵等，氮氧化物較多，煙氣需要在脫硫脫硝、除塵處理之后才能夠排放。煙氣中的二氧化氮?jiǎng)t是因?yàn)槊簹庠诟邷厝紵蟪霈F(xiàn)，焦?fàn)t煤氣中含有的氫氣超過(guò)50%，燃燒速度相對(duì)較快、火焰燃燒溫度在1800℃左右，煤氣中的氧氣和氮?dú)庠?300℃左右會(huì)出現(xiàn)顯著的氧化反應(yīng)，并且生成二氧化氮^[2]。

從總體角度來(lái)分析，焦?fàn)t煙氣具有以下顯著的特征，首先，焦?fàn)t煙氣溫度范圍在180 到300℃之間，其溫度容易波動(dòng) ；其次，焦?fàn)t煙氣中成分相對(duì)復(fù)雜，二氧化硫含量相對(duì)較高，濃度在150 到500mg/Nm ³ 之間 ；再者，焦?fàn)t煙氣中含有的二氧化硫濃度在180 到230℃之間，二氧化硫容易和氨反應(yīng)，從而生成硫酸銨，讓管道受到堵塞，設(shè)備遭到腐蝕 ；最后是焦?fàn)t煙囪需要處在熱備狀態(tài)，即煙氣經(jīng)過(guò)脫硫脫硝之后，控制最后的排放溫度在130℃左右。

2 煙氣脫硫工藝和特點(diǎn)分析

煙氣中的二氧化硫是弱酸性物質(zhì)，和對(duì)應(yīng)的堿性物質(zhì)反應(yīng)之后能夠讓其脫除，根據(jù)吸收劑的形態(tài)，脫硫工藝分為濕法和干法兩種。

2.1 干法脫硫工藝特點(diǎn)分析

干法和半干法煙道氣脫硫系統(tǒng)中的固體堿性吸收劑被噴射到煙道氣流中，通過(guò)煙氣穿入堿性吸收劑的方式和煙道氣接觸，無(wú)論是哪種環(huán)境，煙氣中所含有的二氧化硫和固體堿性物

質(zhì)都會(huì)出現(xiàn)反應(yīng)，生成硫酸鹽和亞硫酸鹽 ^[3] 。為了能夠讓這種反應(yīng)快速進(jìn)行，固體堿性物質(zhì)必須要細(xì)碎或者疏松。半干法煙道氣脫硫系統(tǒng)中將水加入到煙道氣中，從而在堿性物質(zhì)顆粒表層形成液膜，二氧化硫融入其中之后能夠讓固體堿性物質(zhì)與其反應(yīng)效率增加，干法脫硫技術(shù)中的脫硫吸收和產(chǎn)物處理都是在相對(duì)干燥的環(huán)境下進(jìn)行，這種方法對(duì)設(shè)備的腐蝕作用不明顯，不存在污染水排出的現(xiàn)象，煙氣在凈化期間不存在顯著的降溫，能夠讓煙囪更容易排氣和擴(kuò)散。但是，這種方法存在脫硫劑利用率低、脫硫效率低、設(shè)備龐大等缺陷。

2.2 濕法脫硫工藝特點(diǎn)

世界不同國(guó)家的濕法煙氣脫硫工藝流程、機(jī)理和形式都較為相似，通過(guò)對(duì)石灰石、碳酸鈉、石灰等物質(zhì)的使用，將其當(dāng)成洗滌劑，并且在反應(yīng)塔中對(duì)煙氣加以洗滌，除去煙氣中的二氧化硫，這種方法已經(jīng)有50 年左右的歷史，在不斷完善和改進(jìn)之后，其技術(shù)也開始逐漸成熟，并且脫硫效率超過(guò)95%，其機(jī)組容量相對(duì)較大，煤種適應(yīng)性較強(qiáng)，運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較低，副產(chǎn)品容易實(shí)現(xiàn)回收 ^[4] 。

石灰石—石膏濕法煙氣脫硫工藝是因?yàn)槲談﹥r(jià)格相對(duì)低廉，在濕法脫硫領(lǐng)域得到顯著的應(yīng)用。這種施工工藝特點(diǎn)就是脫硫率相對(duì)較高，吸收劑利用率也相對(duì)較高，能夠滿足高濃度二氧化硫的煙氣條件。其缺點(diǎn)就是基建投資費(fèi)用較高、脫硫廢水具有一定的腐蝕性，更為重要的是石灰石需要不斷進(jìn)行采購(gòu)，副產(chǎn)品亞硫酸鈣處理存在較大的難度。

3 常見(jiàn)的煙氣脫硝工藝和特點(diǎn)分析

在各種脫硝技術(shù)發(fā)展中，選擇性催化還原法是脫硝效率最高、應(yīng)用范圍最廣、相對(duì)成熟的一種技術(shù)。該種方法是在一定的催化劑、溫度環(huán)境下，通過(guò)對(duì)氨的利用，選擇性地將煙氣中的二氧化氮還原成水和氮?dú)猓刂拼呋磻?yīng)速度在400℃左右，這種技術(shù)不存在任何副產(chǎn)品，通過(guò)加大催化劑裝填量，脫硝效率就能夠達(dá)到90% 左右。

在進(jìn)行系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，煙氣溫度作為催化劑選擇的主要參數(shù)，該種技術(shù)所需要的高溫條件在400℃左右，催化反應(yīng)只能夠在一定溫度范圍內(nèi)開展，而且還存在催化最佳溫度，這是所有催化劑都具有的性質(zhì)，所以，煙氣溫度將會(huì)對(duì)反應(yīng)過(guò)程產(chǎn)生直接影響。為控制焦?fàn)t煙氣溫度則需要對(duì)煙氣加熱系統(tǒng)進(jìn)行改裝，反應(yīng)產(chǎn)物是氮?dú)夂退?，不能夠進(jìn)行回收，只會(huì)消耗動(dòng)力和原料，不產(chǎn)生任何經(jīng)濟(jì)效益，催化劑每三年需要更換一次，成本相對(duì)較高 ^[5] 。

SCR 法脫硝工藝經(jīng)過(guò)催化劑改良之后能夠適當(dāng)降低反應(yīng)速度，能夠讓反應(yīng)溫度適當(dāng)降低，但是低溫環(huán)境下的這種工藝大都處在試驗(yàn)階段，沒(méi)有在任何工業(yè)裝置實(shí)踐活動(dòng)中應(yīng)用過(guò)。低溫狀態(tài)下的該種工藝方法因?yàn)榘焙投趸蛉菀仔纬射@鹽，導(dǎo)致催化劑中毒的現(xiàn)象，從而讓催化劑性能遭到影響，低溫脫硝催化劑的采購(gòu)?fù)緩酱蠖驾^為集中，價(jià)格也相對(duì)較高。

4 工藝設(shè)計(jì)比較和改進(jìn)

根據(jù)煙氣排放相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來(lái)分析，煙氣中的二氧化硫濃度低于30mg/Nm ³ ，二氧化氮濃度低于150mg/Nm ³ 。因此，焦化廠煙氣處理系統(tǒng)需要同時(shí)對(duì)脫硫脫硝系統(tǒng)進(jìn)行增設(shè)，保證煙氣達(dá)標(biāo)之后再進(jìn)行排放 ^[6] 。

首先，先脫硫后脫硝顯著的特征就是煙氣經(jīng)過(guò)脫硫之后，其內(nèi)部的二氧化硫濃度開始降低，這就能夠減少脫硝反應(yīng)期間硫酸氫銨、硫酸銨的形成，讓脫硝催化劑活性得到保障，還能夠延長(zhǎng)其使用壽命。

其次，先脫硝后脫硫技術(shù)的優(yōu)勢(shì)所在就是沒(méi)有經(jīng)過(guò)處理的焦?fàn)t煙氣溫度范圍在280℃左右，適合低溫的SCR 方法進(jìn)行脫硝反應(yīng)，脫硝反應(yīng)之后煙氣能夠直接進(jìn)入到余熱鍋爐實(shí)現(xiàn)余熱處理、利用和回收，最后直接進(jìn)行濕法脫硫 [7] 。

5 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)焦?fàn)t煙氣所具有的物理化學(xué)性質(zhì)來(lái)分析，結(jié)合標(biāo)各種標(biāo)準(zhǔn)來(lái)分析，并分析和總結(jié)焦?fàn)t煙氣現(xiàn)有的方法，提出了煙氣脫硫脫硝的基本流程、相關(guān)問(wèn)題，從而為今后的脫硫脫硝工作順利進(jìn)行提供指導(dǎo)和參考。