焦化廠焦爐煙氣脫硫脫硝工藝技術(shù)分析

鄭 亮

（山西省生態(tài)環(huán)境監(jiān)測和應(yīng)急保障中心，山西 太原 030000）

環(huán)境保護是當前我國社會所關(guān)注的重點問題。焦化廠焦爐煙氣排放如果沒有得到有效處理，就會對生態(tài)環(huán)境和大氣環(huán)境造成嚴重影響。脫硫脫硝工藝是焦化廠焦爐煙氣排放處理過程中的重要方法，而且脫硫脫硝也是焦化廠在日常生產(chǎn)過程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。這一環(huán)節(jié)具有較強的綜合性能，在實際應(yīng)用過程中需要對技術(shù)和工藝方面的難題進行克服，也實現(xiàn)環(huán)境進一步的優(yōu)化工作。

1 焦爐煙氣特點

在煤爐生產(chǎn)工藝應(yīng)用過程中，按照相關(guān)比例對洗精煤進行生產(chǎn)，然后將其傳輸?shù)矫核斨校诮?jīng)過漏嘴和煤車進入到碳化室當中，經(jīng)過1 000 ℃的高溫處理才能夠變成焦炭，焦爐加熱過程中應(yīng)用回爐氣體對其進行運輸，可以從煉爐室傳輸?shù)讲煌娜紵耶斨校ㄟ^燃燒室和預(yù)熱能夠使混合燃料進行充分燃燒，經(jīng)過燃燒所得到的廢氣經(jīng)過垂直火道和斜道能夠排除。焦爐的生產(chǎn)方式較為特殊，所排出的熱煙當中還有諸多粉塵和混合物，會對環(huán)境造成嚴重污染，所以需要通過脫硫脫硝以后才能夠排出[1]。在通過高溫燃燒以后，其中氫氣含量超過50%，而且會加快燃燒速度，使火焰溫度達到1 800 ℃左右。溫度在1 300 ℃時，氮氣和氧氣之間會發(fā)生一定的化學反應(yīng)，從而產(chǎn)生二氧化氮。焦爐煙氣的特征主要包括以下幾點：第一，煙氣的溫度范圍在180～300 ℃之間，溫度容易出現(xiàn)波動。第二，煙氣主的要成分相對復(fù)雜，其中包含最多的成分是二氧化硫，二氧化硫極其容易與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，從而造成管道和設(shè)備的腐蝕。第三，焦爐煙囪要一直在受熱狀態(tài)下，最終排出溫度也要達到130 ℃。

2 焦化廠焦爐煙氣處理難點

2.1 溫度高

焦爐煙氣的生產(chǎn)過程如下：將潔凈煤進行輸送以后，就會進入到碳化室當中，通過高溫蒸餾生成焦碳，經(jīng)過相關(guān)處理以后才能夠和空氣進行燃燒和反應(yīng)，所產(chǎn)生的廢氣最后能夠通過煙囪排除[2]。在這一過程當中，從焦爐煙氣的生成到最終排出都具有較高的溫度，雖然整個系統(tǒng)當中包含多種裝置和操作，在一定程度上會使溫度降低，但是大部分情況下都是高溫狀態(tài)。除此之外，在對鍋爐進行使用過程中，需要對煙囪做好保溫工作。這一問題可能會導(dǎo)致煙氣的實際排除溫度高于限定溫度。

2.2 成分復(fù)雜

在對焦爐煙氣進行生產(chǎn)和排放過程中，其中含有大量的混合物質(zhì)，包括二氧化硫和氮氧化物。二氧化硫分布在煙道當中，可能會和氨發(fā)生反應(yīng)形成硫酸，從而腐蝕設(shè)備和管道。煙氣當中的成分相對復(fù)雜，在處理過程中存在一定的難度，而且相關(guān)設(shè)備需要長期針對這些組織進行處理，所以各種設(shè)備和系統(tǒng)可能存在不同程度的損害和腐蝕。焦爐煙氣當中存在多種難以單獨進行轉(zhuǎn)化的污染物，所以需要進行合理處理，避免對空氣和環(huán)境造成污染。

3 焦化廠焦爐煙氣脫硫工藝技術(shù)

3.1 干法脫硫技術(shù)

在對煙道當中進行脫硫處理工作時，固體堿性物質(zhì)是最常用的，將堿性物質(zhì)放入到煙道當中，長期與煙道當中的氣體進行接觸能夠有效消除二氧化硫，發(fā)生反應(yīng)以后形成亞硫酸鹽和硫酸鹽。想要使化學反應(yīng)的效率得到有效提升，那么需要確保固體堿始終處于松散的狀態(tài)。而半干法指的就是將水注入到煙道當中，堿性物質(zhì)能夠形成一層液體薄膜，然后在其中加入二氧化硫，使二氧化硫與堿性物質(zhì)發(fā)生化學反應(yīng)，在整個過程當中不會對管道和設(shè)備造成腐蝕，而且也不會形成大量污水，通過化學反應(yīng)所釋放氣體時周圍的溫度和環(huán)境都相對穩(wěn)定，確保煙囪具有良好的通風功能，但是這一方法在實際應(yīng)用過程中會消耗大量的成本，而且脫硫劑的應(yīng)用效率相對較低[3]。

3.2 濕法脫硫技術(shù)

全世界各個地區(qū)的濕法煙氣脫硫工藝在應(yīng)用過程中，無論是在應(yīng)用方法還是在應(yīng)用原理方面，都存在一定的相似性。通常都是運用石灰石或者碳酸鈉等物質(zhì)作為洗滌劑，運用洗滌劑將反應(yīng)塔當中所存在的硫氧化物進行有效清除。這一方法具有多年發(fā)展歷史，應(yīng)用水平相對成熟，脫硫效率能夠超過90%，性價比相對較高，而且應(yīng)用范圍較廣，不需要較高的操作成本，而且副產(chǎn)品還能夠二次利用。應(yīng)用石灰石濕法脫硫技術(shù)的成本相對較低，所以受到人們廣泛關(guān)注，也被應(yīng)用到各行業(yè)當中。這項工藝的特點較為突出，而且脫硫效率較高，所以在應(yīng)用過程中有較強的效果，有效清除高濃度的二氧化硫。但是這一方法也存在一定的不足，會造成較高的工程成本，而且脫硫工作完成以后的廢水具有較強的腐蝕性，需要大量的石灰石，在工藝結(jié)束以后會形成大量的亞硫酸鈣，后期在處理過程中較為困難。所以焦化廠在實際應(yīng)用過程中，更傾向于選擇氨脫硫法，這一方法在實際應(yīng)用過程中，不僅能夠?qū)艿喇斨兴鶜埩舻难鯕膺M行及時清除，還能夠為二者提供合理的反應(yīng)場所，形成硫酸銨。根據(jù)當前實際發(fā)展情況來看，必須要選擇合適的物質(zhì)作脫硫試劑，以此來盡可能地緩解設(shè)備的運行負擔。運用氨進行脫硫本質(zhì)上來看就是通過液體物質(zhì)吸收管道當中的廢氣，同時清除氧氣。這一方法實際操作流程相對簡單，而且脫硫效率較高。而氨脫硫當中說包含的工序相對較多，而且存在一定的復(fù)雜性，所以在短時間內(nèi)無法有效完成，只能創(chuàng)立單獨的系統(tǒng)進行處理，從而形成反應(yīng)物質(zhì)硫酸銨肥，這一物質(zhì)的質(zhì)量是由氨水的質(zhì)量決定的，想要使其純度達到相關(guān)標準相對困難[4]。在實際操作過程中可以應(yīng)用陶膜進行輔助，但是需要對陶膜進行專業(yè)的加工和處理之后才能夠投入使用，如果整個操作過程的環(huán)境溫度較低，那么可能會產(chǎn)生拖尾的情況，為了能夠有效避免這些問題，可以在其中應(yīng)用發(fā)熱設(shè)備和發(fā)熱零件。

4 焦化廠焦爐煙氣脫硝工藝技術(shù)

焦爐煙氣脫硝工藝是目前較為常見的，這項工藝的體系相對成熟。其原理就是通過創(chuàng)造舒適的環(huán)境對于催化反應(yīng)溫度進行合理控制，合理應(yīng)用催化劑和還原劑，選擇性的與其中存在的氮氧化物質(zhì)發(fā)生還原反應(yīng)，最終生成水和氮氣。

在脫硝技術(shù)應(yīng)用過程中，使用效率相對較高，而且應(yīng)用范圍較為廣泛，這一技術(shù)經(jīng)過多年的實踐和完善，目前已經(jīng)相對成熟。這一方法在實際應(yīng)用過程中需要加入適量的催化劑，將催化反應(yīng)控制在400 ℃，這一技術(shù)的應(yīng)用可以大幅度提高催化劑負載量，使脫硝效率超過90%。在系統(tǒng)設(shè)計過程中，催化劑選擇的主要依據(jù)就是煙氣的溫度，400 ℃是這一技術(shù)在應(yīng)用過程中的基本條件，想要有效提高反應(yīng)效率和反正效果，就必須要對溫度進行合理控制，溫度能夠?qū)Ψ磻?yīng)過程產(chǎn)生一定的影響。為了能夠?qū)捊範t的煙氣溫度進行控制，工作人員可以對加熱系統(tǒng)進行優(yōu)化和改進。產(chǎn)生的反應(yīng)物為水和氮，不能被回收，而且催化劑每隔三年需要更換，所以成本相對較高。SCR 催化劑的應(yīng)用可以使當前催化劑得到有效改良，降低反應(yīng)速率，也能夠降低反應(yīng)溫度。但是這一技術(shù)的應(yīng)用尚不成熟，催化劑在應(yīng)用過程中會產(chǎn)生性能波動，而且還可能會導(dǎo)致催化劑中毒，催化劑的市場采購價格相對較高，所以在應(yīng)用過程中需要進行充分思考和研究。

5 結(jié)語

總體而言，目前我國環(huán)境污染問題較為嚴峻，需要從根源進行解決。所以我國提高了各個化工廠排放標準，盡可能地減少對大氣和環(huán)境的污染。所以為了能夠有效實現(xiàn)焦化廠的“近零排放”，為了能夠更好的落實可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，促進人與自然的和諧相處，加強生態(tài)環(huán)境的保護力度。各個焦化廠需要根據(jù)當前自身的發(fā)展狀況對排放煙氣進行合理控制，應(yīng)用脫硫脫硝技術(shù)對當前工藝流程進行優(yōu)化，減少對生態(tài)環(huán)境的影響。