焦炉烟气脱硫脱硝净化技术与工艺研究

王春

摘要：炼焦需在彻底隔绝空气的前提下，持续加热升温至1000.0℃后经热分解以及结焦反应的方式产生焦炭、焦炉煤气以及炼焦化学产品的工艺过程。焦炉作为炼焦过程中最核心的热工设备之一，肩负着面向炼焦反应提供充足热量的重要任务，在自身反应中也会产生大量的二氧化硫以及氮氧化物成分。为符合本行业污染物排放标准要求，企业必须对焦炉烟气中的二氧化硫以及氮氧化物进行有效去除，通过脱硫脱硝净化工艺技术的合理应用，以尽可能减少焦炉烟气污染，满足本行业的低碳化发展需求。

关键词：焦炉；烟气脱硫脱硝；净化；工艺

长期以来，我国二氧化硫以及氮氧化物排放量始终高于世界各国领先地位。研究结果显示，大量排放上述污染会对导致大气环境受到污染，诱发酸雨问题，甚至危害人类健康以及生态系统，并对我国社会经济的可持续发展产生巨大制约。因此，政府部门高度重视对此项问题的防治与干预，并提出了对焦炉烟气进行脱硫脱硝净化处理的重要战略部署，形成了大量相关的技术方法，在实际应用中有着不同的优势与特点。

1、SOR脱硝+双碱烟气脱硫

本方法中，焦炉烟气首先进入SCR（催化还原）反应器中进行脱硝处理，然后经空气机换热器装置收集进行换热，经处理后烟气进入预热锅炉中，收集余热后将160.0℃左右烟气传输至脱硫塔中进行脱硫处理，顶部除雾器处理后直接排入大气，空气经换热加温处理后则循环至原烟囱内作为热备使用。在本工艺脱硫脱硝净化过程中，选用钠碱成分作为吸收液，吸收期间无沉淀物生成，再生反应期间选用石灰浆液参与反应，所生成氢氧化钠溶液传输至吸收系统内使用，压缩空气氧化处理后生成石膏并传输至脱水装置中进行处理。

应用SCR脱硝+双碱烟气脱硫技术具有脱硫效率高的优势，主要原因是选用钠碱作为吸收剂，具有脱硫效率高的优势，且通过塔外石灰进行再生反应，不易出现表面结构或磨损等质量问题。脱硫反应中所选用液体以氢氧化钠溶液为主，酸碱性始终，在参与净化反应循环过程中对设备、水泵以及管道无明显污染，设备后期运行难度低。更为关键的一点是，焦炉烟气经石灰浆液处理再生后分别将液体部分循环至回收系统中继续使用，在脱硫脱硝塔内吸收了二氧化硫脱硫液，并在塔外借助于低成本石灰实现再生循环利用，因此还具有成本低廉，综合效益确切等一列优势。

2、烟气升温脱硫脱硝

本方法中，焦炉烟气经总烟道调节翻板部位引出，经烟气管道流入煤气补燃炉内，烟气经加热后按照如下图（见图1）所示流程进行反应，经增压风机处理后进行脱硫反应，二氧化硫脱除后所得到净烟气在湿式电除尘反应后自反应塔顶部烟囱排放。脱硫脱硝反应过程中副产品传输至焦化回收车间内，作为硫酸铵成品的生产原料。

结合图1，在烟气升温脱硫脱硝反应中，对焦炉烟气进行了煤气补燃升温至SCR脱硝所需的烟气温度300-400℃之间，通过升温的方式极大改善了焦炉烟气对催化剂的适用性，即便受到煤气前端净化异常，二氧化硫含量高，余热回收等诸多因素的以影响与干扰，仍然可通过补燃升温的方式以保障脱硫脱硝工艺净化效果。但需要特别注意的是，本方法下初始投资较高，且由于脱硫过程中引入氨反应，因此对设备防腐性能作出了比较严格的要求。

3、半干法脱硫+CATOERA脱硝

基于半干法脱硫与高温陶瓷过滤器（CATCERA）脱硝除尘相结合的焦炉烟气净化工艺基本流程如下图（见图2）所示。结合图2：焦炉烟气在引风机驱动下自地下烟道引入脱硫脱硝反应系统中，在脱硫系统去除烟气中二氧化硫成分后进人CAT/CERA脱硝反应器中进行脱硝反应，以去除煙气内氮氧化物以及粉尘颗粒物，最后通过引风机增压的方式循环至焦炉烟囱底部。

整套工艺的基本构成包括烟气装置、脱硫装置、脱硝除尘装置、氨反应装置、以及压缩空气装置这几个方面。脱硫装置基于半干法进行脱硫，脱硫剂选用氢氧化钙，脱硫剂经定量给药装置以及溶液泵运送至反应塔雾化器装置内，以雾化滴液的形式与焦炉烟气中二氧化硫成分发生脱硫反应，此环节中对二氧化硫的脱出效率可达到90%以上。在此基础之上，焦炉烟气进入脱硝装置内，以SCR催化还原法为核心进行脱硝反应，以氨为催化还原剂，在CATCERA陶瓷纳米催化剂作用下，通过可选择性的方式与焦炉烟气中的氮氧化物产生反应，在此过程中产生无污染的氮气以及水并伴随烟气直接排放。

在这一反应过程中，脱硫脱硝净化工艺最典型的技术特点是：以半干法脱硫开始，可确保中低温下脱硫效率的稳定性。实践证明：当焦炉烟气温度不足230.0℃的情况下，烟气中部分二氧化硫成分受到催化剂影响而发生化学反应，生成三氧化硫，与氨气结合并产生硫酸钠盐，对催化剂产生黏附作用，降低催化效率。本工艺在焦炉烟气脱硝处理前设置半干法进行脱硫处理，使焦炉烟气中二氧化硫含量迅速下降至30.0mg/m³以内，从而达到了保障脱硝效果的目的。

4、结束语

众所周知，焦炉生产运行期间会向外界排放大量的焦炉烟气，其中含量较大比重的二氧化硫以及氮氧化物等污染物，对大气环境会产生巨大危害。为了积极应对这一客观情况，必须围绕焦炉烟气的净化问题展开研究，以脱硫脱硝为主要目的，通过SCR脱硝+双碱烟气脱硫技术、烟气升温脱硫脱硝技术、以及半干法脱硫+CATCERA脱硝除尘焦炉烟气净化技术等相关工艺技术的综合应用，以最大限度的减少焦炉烟气排放对大气环境的不良影响。

（作者单位：江苏中顺节能科技有限公司）