淺析焦爐煙氣脫硫脫硝技術及其發展現狀

鄭元飄?李彬芳

摘 要 近年來，隨著我國經濟的飛速發展，國家對煤炭的需求越來越大，而我國工業生產中，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。《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≤150mg/m3、SO2質量濃度≤20mg/m3、煙塵質量濃度≤10mg/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。

關鍵詞 焦爐煙氣;脫硫脫硝技術;發展現狀

引言

《煉焦化學工業污染物排放標準》（GB16171—2012）對焦爐煙囪污染物的排放濃度限值提出了更嚴格的要求：SO2≤50mg/m3，NOx≤500mg/m3;執行特別排放限值的地區要求SO2≤30mg/m3，NOx≤150mg/m3。因此國內煉焦行業實施煙氣末端治理以滿足日益嚴格的環保要求。盡管電廠的脫硫脫硝技術比較成熟，但由于焦爐煙氣的特殊性，不能完全將電廠的脫硫脫硝技術直接用于焦爐煙氣的治理。焦爐煙氣由于煤質不同，SO2、NOx的濃度變化范圍廣且濃度高，隨著焦爐換向操作，煙氣成分呈現大幅波動，同時焦爐煙氣的溫度較低，一般在180～300℃，多數在200～230℃。由于焦爐爐體存在竄漏，焦爐煙氣含有硫化氫、一氧化碳、甲烷、焦油等多種污染物，與電廠廢氣相比成分復雜。本文介紹了目前運行的焦爐煙氣脫硫脫硝技術，同時提出技術中存在的問題，對焦爐煙氣脫硫脫硝技術開發具有一定的指導意義。

1焦化行業SO2及NOx排放現狀

據統計，2015年全國SO2排放總量為1859.1萬t、NOx排放總量為1851.8萬t。煤炭焦化是工業用煤領域主要污染源之一，焦爐煙氣是焦化企業中最主要的廢氣污染源，約60%的SO2及90%的NOx來源于此。焦爐煙氣中SO2濃度與燃料種類、燃料中硫元素形態、燃料氧含量、焦爐炭化室串漏程度等密切相關;NOx濃度則與燃燒溫度、空氣過剩系數、燃料氣在高溫火焰區停留時間等密切相關。以焦爐煤氣為主要燃料的工藝，其煙氣中的SO2直接排放濃度為160mg/m3左右、NOx直接排放濃度為600～900mg/m3（最高時可達1000mg/m3以上）;以高爐煤氣等低熱值煤氣（或混合煤氣）為主要燃料的工藝，其煙氣中的SO2直接排放濃度為40～150mg/m3、NOx直接排放濃度為300～600mg/m3。可見，無論以焦爐煤氣或高爐煤氣為主要燃料的工藝，如未經治理，其煙氣中的SO2和NOx濃度均難以穩定達到標準限值排放要求。隨著國家對環境保護的日益重視，我國焦化領域煙氣達標排放勢在必行。2017年起，《排污許可證申請與核發技術規范-煉焦化學工業》將首次執行，該規范對焦化行業污染物排放提出了更高要求。如前所述，焦爐煙氣中SO2和NOx達標排放的主要技術手段為末端脫硫脫硝治理，故本文將對比分析我國焦爐煙氣現行脫硫脫硝技術工藝原理、硫硝脫除效率及各自技術優缺點，總結國內焦爐煙氣脫硫脫硝技術應用存在的共性問題，以期為我國焦化行業脫硫脫硝技術的選擇與優化提供參考[1]。

2焦爐煙氣脫硫脫硝技術

2.1 低溫SCR脫硝

與火電廠煙氣相比，焦爐煙氣溫度相對較低，一般為170～280℃;針對該特性，我國相關機構開發出低溫SCR焦爐煙氣脫硝技術，該技術的脫硝效率可達70%以上。低溫SCR焦爐煙氣脫硝工藝是在一定溫度的煙氣中噴入氨或尿素等還原劑，混有還原劑的煙氣流經專有催化劑反應器，在催化劑作用下，還原劑與煙氣中的NOx發生還原反應而生成氮氣和水，從而達到脫硝的效果。低溫SCR煙氣脫硝技術是目前焦爐煙氣脫硝技術中相對成熟和可靠的工藝，脫硝效率較高且易于控制，運行安全可靠，不會對大氣造成二次污染;催化劑是制約低溫SCR脫硝技術發展的核心問題，降低催化劑進口依賴程度、防止催化劑中毒、解決廢棄催化劑所產生的二次污染問題是低溫SCR焦爐煙氣脫硝技術應努力攻關的方向。

2.2 半干法SDA脫硫+低溫SCR脫硝技術

此技術為中冶焦耐院和寶鋼節能開發的煙氣脫硫脫硝工藝，2014年在河北達豐焦化完成工業試驗后，2015年11月在湛江投產了國內第一套脫硫脫硝一體化工藝裝備。主要技術特點在于旋轉噴霧半干法脫硫，用Na2CO3制漿后噴霧脫硫，相比濕法脫硫煙氣50～60℃溫降，半干法煙氣溫降只有20～30℃，可減少助燃費用，有利于余熱的回收。工藝流程：煙氣先脫硫-脫硝-再余熱回收。該工藝在國內湛江、貴州黔桂、唐山中潤等投產運行多套，煙氣均能實現達標排放，該工藝是目前國內脫硫脫硝主流工藝之一，但工藝也存在投資較大、占地面積大、運行費用較高的不足，需要不斷的改進完善。

2.3 液態催化氧化法脫硫脫硝技術

液態催化氧化法（LCO）脫硫脫硝技術是指氧化劑在有機催化劑的作用下，將煙氣中的SO2和NOx持續氧化成硫酸和硝酸，隨后與加入的堿性物質（如氨水等）發生反應而快速生成硫酸銨和硝酸銨。焦爐煙氣液態催化氧化法SO2、NOx脫除效率可分別達到90%及70%以上。硫硝脫除效率高、不產生二次污染、煙溫適應范圍廣等優勢使焦爐煙氣液態催化氧化法脫硫脫硝技術具有較好的推廣前景;但硫酸銨產品純度、液氨的安全保障、有機催化劑損失控制、設備腐蝕等問題仍是液態催化氧化脫硫脫硝技術亟須解決的難點

3結束語

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。

參考文獻

[1] 豐恒夫.焦爐煙道廢氣治理的技術途徑[C].2015焦化行業節能減排及干熄焦技術交流會.2015焦化行業節能減排及干熄焦技術交流會論文集.河北宣化：河北省焦化行業協會，2016：53-54.