焦炉烟气脱硫脱硝技术研究进展

杨 锋， 蒋廉颖， 冯志军

(1.浙江德创环保科技股份有限公司，浙江 绍兴 312000；2.浙江菲达脱硫工程有限公司，浙江 杭州 310000)

引 言

我国工业生产中，煤炭焦化用煤量排在第二位，年耗原煤约10亿t,占全国煤炭消耗总量的1/3左右。燃煤烟气中的SO2和NOx是造成酸雨、光化学烟雾和雾霾等环境污染的元凶，不仅破坏了生态环境，也严重侵害了我们的身体健康。大部分煤电企业SO2和NOx的排放已达标准，但是焦化领域发展相对粗放，多数焦化企业烟气排放尚未达到标准要求，还存在一定的差距[1]。《炼焦化学工业污染物排放标准》的颁布实施排放标准要求焦炉烟气经除尘后烟囱排放废气NOx质量浓度≤150 mg/m3、SO2质量浓度≤20 mg/m3、烟尘质量浓度≤10 mg/m3，在役焦炉装置必须采取有效脱硫脱硝技术措施，以使烟气达到排放标准。因此，焦炉烟气的脱硫脱硝技术成为了整个焦化行业重点关注的技术[2]。

1 焦炉烟气脱硫脱硝技术

1.1 加热+SCR脱硝+余热锅炉+氨法脱硫工艺进展

1.1.1 工艺流程

对焦炉烟气进行加热，加热完成后进入SCR脱硝反应器，并加入脱硝还原剂，通过这一系列操作，发生了还原反应，使得氮氧化物被脱除，然后进入余热锅炉，对热量进行回收，再经过氨法脱硫对SO2进行脱除，通入氧化空气把亚硫酸铵氧化为硫酸铵，最后利用湿式电除尘器对颗粒物进行脱除，烟气最终由烟囱排出。SCR脱硝氨法脱硫工艺流程[3]，如图1所示。

图1 SCR脱硝氨法脱硫工艺流程

1.1.2 工艺进展

焦炉烟气在经过加热升温后，对其进行脱硝处理时，可以利用中温SCR脱硝技术，这一技术处理效果明显，脱硝性能稳定，即使是在不良的运行状态下，也具有非常明显的脱硝效果。通常情况下，焦化厂都会自行生产稀氨水，采用氨法脱硫时，需要充分利用好这一优势，这样不仅能解决脱硫剂原料来源问题，还可以将脱硫产品硫酸铵作为氮肥出售，增加了收入来源。值得注意的是，加热焦炉烟气会加大该工艺的运行成本。

1.2 SDA半干法脱硫+SCR脱硝工艺进展

1.2.1 工艺流程

焦炉烟气进入旋转喷雾脱硫塔，焦炉烟气与旋转喷雾器雾化的氢氧化钙雾滴充分接触，接触之后通过快速反应生成了亚硫酸钙，然后随烟气进入除尘器，没有发生反应的脱硫剂进行循环使用，然后进行低温SCR脱硝，加入脱硝还原剂，发生还原反应，烟气得以净化，最终由烟囱排出。半干法脱硫SCR脱硝工艺流程[1]，如第54页图2所示。

1.2.2 工艺进展

最先开始脱硫除尘操作，具有众多优点，优化了脱硝反应环境，减轻了粉尘对催化剂的磨损程度，使催化剂的寿命得到延长，另外，还省略了SCR脱硝催化剂清灰系统。旋转喷雾半干法脱硫可以吸收烟气中可能存在的污染物，如焦油、有机硫等，进一步提升了工艺稳定性。脱硫后产生固体亚硫酸钠，极易进行清除。同时，采取这一工艺，操作设备不易受到腐蚀。但是，旋转喷雾器作为半干法脱硫核心设备，还没有实现国产化，要从国外进口，加大了工艺成本。

图2 半干法脱硫SCR脱硝工艺

1.3 活性炭法脱硫脱硝技术进展

1.3.1 工艺流程

这一工艺是利用了活性炭所具有的吸附和催化性能。焦炉烟气先进入预热锅炉对热量进行回收，再通过冷却进行降温，然后进入活性炭吸附装置。吸附塔分为两级，第一级先脱硫，活性炭将烟气中的二氧化硫吸附到表面，在烟气中氧气、水蒸汽的作用下，发生催化氧化反应。第二级喷氨进行脱硝处理，活性炭将氮氧化物吸附到表面，与氨气发生反应，生成了氮气和水，再生后的活性炭可以循环利用，烟气被净化后，最终由烟囱排出。活性炭法脱硫脱硝技术[4-6],如图3所示。

图3 活性炭法脱硫脱硝技术

1.3.2 工艺进展

活性炭吸附法具有众多优点，该技术不仅工艺简单，而且投资小、设备占地面积小，对于脱硫脱硝的效率高，并且活性炭还可进行再生循环利用。另外，该技术不仅可以脱除烟气中的SO2、NOx，还能脱除汞、重金属、挥发性有机物等污染物。但是，对活性炭再生循环利用的话，加热温度需要达到400 ℃以上，温度太高，导致活性炭出现损耗，并且再生设备仪器较为复杂，成本较高。

2 焦炉烟气脱硫脱硝技术发展方向分析

当前，已使用的多种焦炉烟气脱硫脱硝技术对于焦炉烟气的净化，已基本达到了烟气排放标准，也能够满足标准特别限值要求。但是这些技术使用的工艺设备普遍存在着投资和运行费用较高的问题。现有工艺虽然已满足的相关标准要求，但是在焦炉寿命期甚至更长时间内，能否保持长期稳定运行、持续满足排放要求还需要时间的检验。在对脱硫脱硝装置进行检修或者发生故障时，焦炉烟气是否能够安全排放，SCR脱硝中的氨水是一种危险化学品，需要对其进行有效防护处理，是否能确保其在运输、储存、使用过程中的安全、消防问题，焦炉烟气中存在各种各样的杂质，这些杂质会导致SCR催化剂失去活性或导致其失效，如何对这些问题进行预防[5-6]。除了上面提到的这些问题，焦炉烟气脱硫脱硝技术还有一些其他问题，严重影响脱硫脱硝效果，研究设计单位需要采取有效措施对工艺进行优化，生产单位要强化技术操作，做好应急预案，使工艺装置得到进一步的提升，更具稳定性和安全性。

3 结语

工业生产要想在最大程度降低对生态环境危害的基础上，得到进一步发展，就需要加强先进技术的应用。焦炉烟气中的SO2、NOx等污染物是造成大气污染的所在，为了使这些污染物得到净化，需要加强脱硫脱硝技术的应用，本文介绍的三种技术都有各自优势和缺点，需要根据实际情况，选择应用。