焦炉烟道废气烟气治理的技术途径

罗瑞源（云南煤业能源股份有限公司，云南 昆明 650302）

近年来，随着我国新环保法以及《炼焦化学工业污染物排放标准》的实施和完善，焦化行业在新形势下迎来了一场重大的环保技术改革和应用风潮。由于在焦化企业炼焦生产的过程中，焦炉烟道排放的废气烟气中含有大量的二氧化硫以及氮氧化物等，对自然环境和大气环境会造成一定的危害，因此相关焦化企业必须要采用科学合理的技术途径减少有害废气烟气的排放，这一问题在当前也成为了行业烟气治理的主要内容，是企业亟待解决的发展问题。

1 焦炉烟道废气烟气现状

现阶段我国的焦化工业虽然有了极大的发展和进步，焦炉生产日益大型化，即便是应用了多种煤气脱硫净化以及废水处理、除尘技术，但是对焦炉烟道烟气排放治理仍有不足。当前我国采用的废气循环加热焦炉，在煤气燃烧后从烟囱排出的氮氧化物在600mg/m3-900mg/m3，而采用废气循环加多段加热组合治理技术，利用高炉煤气加热可以有效的控制废气中含有的氮氧化物含量低于500mg/m3，采用焦炉煤气加热，燃烧废气中的氮氧化物低于800mg/m3。因此改善传统的烟气治理技术是十分必要的，在社会经济的推动下，焦化企业数量将会越来越多，产生的烟道废气也会逐渐增多，为了贯彻环保发展理念，必须要研发和应用科学先进的烟气治理技术，促进焦化企业可持续发展[1]。

2 焦炉烟道废气烟气治理的技术难度

2.1 焦炉烟气温度低

焦炉烟道废气烟气治理在实际应用中存在很多的技术难度，对脱硫脱硝效率和氮氧化物的去除都有较大的影响，而其中对治理技术产生较大难度的即是焦炉烟气温度低的问题。很多焦化企业在生产过程中，焦炉烟道废气的稳定相对较低，一般在200-250℃之间，也存在个别企业的焦炉烟气温度在180-280℃。而热电厂烟气的温度在300-400℃的范围内，运用热电厂烟气治理技术，则在焦炉烟气温度较低的情况下，就会无法保障脱硝工艺催化剂具有较高的活性，脱硝效率难以提高。同时焦炉烟气脱硫脱硝后期温度不能够低于烟气的露点温度即130℃，一旦烟气温度低于露点温度就会严重的影响焦炉的正常生产过程和产品。所以在这种情况之下焦炉烟气的治理具有较大的技术难度[2]。

2.2 焦炉烟气成分复杂

由于焦炉烟道废气烟气的产生较为复杂，所以焦炉烟气中的成分也相对十分复杂，其中包含约70%～80%的氮气、10%～20%的水以及5%～10%的氧气、5%左右的二氧化碳等。所以焦化企业在焦炉烟道废气烟气治理的过程中要充分考虑各项成分的反应生成和产物，避免形成有毒、易爆性气体，不但不会起到良好的治理效果，反而会造成一定的安全隐患。而同时也正是由于焦炉烟气成分较为复杂，氮氧化物的含量差别较大，对焦炉烟道废气烟气治理的技术难度也相对较大[3]。

2.3 焦炉烟气二氧化硫负作用

通常情况下独立的焦化企业的焦炉烟道烟气中的二氧化硫值普遍偏高，在180℃-230℃的温度范围内，二氧化硫极易发生反应而转化为硫酸铵，在很大程度上会造成管道堵塞以及设备腐蚀等现象，从而就会使脱硫脱硝的效率有所下降。这种状况即是焦炉烟气二氧化硫的负作用，在一定程度上增加了焦化企业焦炉烟道废气烟气治理的技术难度。

3 焦炉烟道废气烟气治理的技术途径

3.1 现行脱硫技术

当前我国的烟气脱硫技术多达几十种，按照在脱硫过程中是否加水以及脱硫产物的干湿形态则大致分为三大类工艺，即是干法、半干法、湿法。现阶段在焦炉烟道废气烟气治理技术中比较广泛应用的脱硫工艺如下：

（1）干法脱硫工艺是将石灰粉或者是碳酸钠、碳酸氢钠等借助喷射系统喷入到降温塔出口的烟道内，使除尘器滤袋附近和酸性气体进行充分接触，从而能够反应生成固态化合物，再经过除尘器将化合物和粉尘进行铺集。这种组合脱硫工艺具有系统简单、维护简便、经济性好、占用面积小、无废水生成和烟气无拖尾现象等优势。

（2）半干法脱硫工艺是指将吸收剂喷入到反应塔中，此时二氧化硫气体能够与吸收剂发生反应，同时能够利用焦炉烟气的余热蒸发吸收剂中含有的水分，使其与污染物可以进行较为充分的传质传热，既有利于提高脱硫效率，又能够促使生成物干燥，并以固态的形式排出。这种脱硫工艺一般都具有设备简单、净化效率高、生成物容易处理、对负荷波动适应性好的优势，而且较为容易控制系统的温度和湿度，吸收剂可以按照焦炉烟气中含有的污染物浓度进行合理调节，水资源耗费量较少。

（3）湿法脱硫工艺在焦炉烟气治理中通常采用吸收塔的形式，即是烟气在进入到吸收塔后，能够与碱性溶液发生反应以实现脱硫效果。因此湿法洗涤法能够相对较好的去除酸性气体，对吸收剂的消耗量较少。不过湿法脱硫工艺存在一个明显的曲线，就是在应用过程中操作流程较为复杂，涉及的配套设施较多，存在一定的尾气拖尾现象。此外为了保障净化排放，还需要配置二级净化装置以及污水处理系统等，相比于前两种脱硫工艺其成本费用和维修费用较高。

因此综合这三种主流脱硫工艺，在我国的焦化行业中焦炉烟气脱硫工艺主要有SDS 干法、SDA 干法、氨法和湿法以及活性焦法等，都可以实现较好的烟气治理效果，降低污染程度。

3.2 焦炉烟气治理脱硝技术

对焦化企业的焦炉烟气脱硝主要有三种技术工艺，首先是选择性非催化还原脱硝技术（SNCR），即将脱硝剂加水稀释以后喷入到焦炉烟道内，其反应温度的范围在850-1100℃之间，能够有效的将氮氧化物还原为无毒无害的氮气和水，可以实现20%-60%的脱硝效率，并且可以采用工业尿素或者氨水作为还原剂，化学反应式为CO(HN2)2+NOX+O2→N2+CO2+H2O。另外，这种工艺的实际脱硝效率与反应的温度具有较大的关系，而最佳反应温度与焦炉烟气中的组分有较大的联系，所以一般来说，氧浓度较高的烟气最佳反应温度要低于氧浓度较低的烟气。因此喷射系统必须能够保障在适宜的温度区间内发生反应，其后为发生反应的还原剂会导致氨泄漏，经过下游的工艺进入到脱硫渣，剩余部分氨泄漏则能够通过烟气排放出去。

其次是中温选择性催化还原技术（SCR），该技术在320-420℃的环境中利用催化剂使焦炉烟气中含有的氮氧化物与氨气供应系统中所注入的氨气进行混合，并发生还原反应，能够生成水和氢气，从而降低了氮氧化物的排放量，能够有效的减少焦炉烟气对环境的污染程度。

最后是中低温SCR脱硝技术，其最核心的处理内容即是对中低温催化剂的研制和该系统的结构，在焦化企业中要适应SCR尾部布置和其他低温应用的需求，同时还能够减少对烟气的再加热，从而实现对焦炉烟气中的氮氧化物进行脱除。在应用的过程中需要催化剂的活性温度窗口保持在120-300℃之间，可以保障具有较高的脱硝效率。不过焦化企业在应用中低温SCR 脱硝技术时，要注意两个方面的问题，一是要保障催化剂能够在中低温条件下具有较高的活性，二是要保障中低温催化剂具有良好的抗二氧化硫和防水效果。

4 结语

综上所述，当前我国的环境污染问题日益加重，焦化行业在这种形势之下，必须要坚持环境保护的理念，积极探寻可持续发展道路。所以当前焦化企业要进一步开发和创新焦炉烟道废气烟气治理技术以及烟气脱硫脱硝工艺，在技术上要实现双管齐下，从源头抑制和末端治理两大方面着手研究，从而构建安全可靠、经济高效的实用治理技术，推动我国的焦化行业健康、良好发展。