淺析焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝技術(shù)及其發(fā)展現(xiàn)狀

鄭元飄?李彬芳

摘 要 近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，國家對(duì)煤炭的需求越來越大，而我國工業(yè)生產(chǎn)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(xué)煙霧和霧霾等環(huán)境污染的元兇，不僅破壞了生態(tài)環(huán)境，也嚴(yán)重侵害了我們的身體健康。大部分煤電企業(yè)SO2和NOx的排放已達(dá)標(biāo)準(zhǔn)，但是焦化領(lǐng)域發(fā)展相對(duì)粗放，多數(shù)焦化企業(yè)煙氣排放尚未達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，還存在一定的差距。《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》的頒布實(shí)施排放標(biāo)準(zhǔn)要求焦?fàn)t煙氣經(jīng)除塵后煙囪排放廢氣NOx質(zhì)量濃度≤150mg/m3、SO2質(zhì)量濃度≤20mg/m3、煙塵質(zhì)量濃度≤10mg/m3，在役焦?fàn)t裝置必須采取有效脫硫脫硝技術(shù)措施，以使煙氣達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。因此，焦?fàn)t煙氣的脫硫脫硝技術(shù)成為了整個(gè)焦化行業(yè)重點(diǎn)關(guān)注的技術(shù)。

關(guān)鍵詞 焦?fàn)t煙氣;脫硫脫硝技術(shù);發(fā)展現(xiàn)狀

引言

《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16171—2012）對(duì)焦?fàn)t煙囪污染物的排放濃度限值提出了更嚴(yán)格的要求：SO2≤50mg/m3，NOx≤500mg/m3;執(zhí)行特別排放限值的地區(qū)要求SO2≤30mg/m3，NOx≤150mg/m3。因此國內(nèi)煉焦行業(yè)實(shí)施煙氣末端治理以滿足日益嚴(yán)格的環(huán)保要求。盡管電廠的脫硫脫硝技術(shù)比較成熟，但由于焦?fàn)t煙氣的特殊性，不能完全將電廠的脫硫脫硝技術(shù)直接用于焦?fàn)t煙氣的治理。焦?fàn)t煙氣由于煤質(zhì)不同，SO2、NOx的濃度變化范圍廣且濃度高，隨著焦?fàn)t換向操作，煙氣成分呈現(xiàn)大幅波動(dòng)，同時(shí)焦?fàn)t煙氣的溫度較低，一般在180～300℃，多數(shù)在200～230℃。由于焦?fàn)t爐體存在竄漏，焦?fàn)t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(fù)雜。本文介紹了目前運(yùn)行的焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝技術(shù)，同時(shí)提出技術(shù)中存在的問題，對(duì)焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝技術(shù)開發(fā)具有一定的指導(dǎo)意義。

1焦化行業(yè)SO2及NOx排放現(xiàn)狀

據(jù)統(tǒng)計(jì)，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(yè)用煤領(lǐng)域主要污染源之一，焦?fàn)t煙氣是焦化企業(yè)中最主要的廢氣污染源，約60%的SO2及90%的NOx來源于此。焦?fàn)t煙氣中SO2濃度與燃料種類、燃料中硫元素形態(tài)、燃料氧含量、焦?fàn)t炭化室串漏程度等密切相關(guān);NOx濃度則與燃燒溫度、空氣過剩系數(shù)、燃料氣在高溫火焰區(qū)停留時(shí)間等密切相關(guān)。以焦?fàn)t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(shí)可達(dá)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?？梢?，無論以焦?fàn)t煤氣或高爐煤氣為主要燃料的工藝，如未經(jīng)治理，其煙氣中的SO2和NOx濃度均難以穩(wěn)定達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)限值排放要求。隨著國家對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益重視，我國焦化領(lǐng)域煙氣達(dá)標(biāo)排放勢(shì)在必行。2017年起，《排污許可證申請(qǐng)與核發(fā)技術(shù)規(guī)范-煉焦化學(xué)工業(yè)》將首次執(zhí)行，該規(guī)范對(duì)焦化行業(yè)污染物排放提出了更高要求。如前所述，焦?fàn)t煙氣中SO2和NOx達(dá)標(biāo)排放的主要技術(shù)手段為末端脫硫脫硝治理，故本文將對(duì)比分析我國焦?fàn)t煙氣現(xiàn)行脫硫脫硝技術(shù)工藝原理、硫硝脫除效率及各自技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)，總結(jié)國內(nèi)焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝技術(shù)應(yīng)用存在的共性問題，以期為我國焦化行業(yè)脫硫脫硝技術(shù)的選擇與優(yōu)化提供參考[1]。

2焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝技術(shù)

2.1 低溫SCR脫硝

與火電廠煙氣相比，焦?fàn)t煙氣溫度相對(duì)較低，一般為170～280℃;針對(duì)該特性，我國相關(guān)機(jī)構(gòu)開發(fā)出低溫SCR焦?fàn)t煙氣脫硝技術(shù)，該技術(shù)的脫硝效率可達(dá)70%以上。低溫SCR焦?fàn)t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(jīng)專有催化劑反應(yīng)器，在催化劑作用下，還原劑與煙氣中的NOx發(fā)生還原反應(yīng)而生成氮?dú)夂退?，從而達(dá)到脫硝的效果。低溫SCR煙氣脫硝技術(shù)是目前焦?fàn)t煙氣脫硝技術(shù)中相對(duì)成熟和可靠的工藝，脫硝效率較高且易于控制，運(yùn)行安全可靠，不會(huì)對(duì)大氣造成二次污染;催化劑是制約低溫SCR脫硝技術(shù)發(fā)展的核心問題，降低催化劑進(jìn)口依賴程度、防止催化劑中毒、解決廢棄催化劑所產(chǎn)生的二次污染問題是低溫SCR焦?fàn)t煙氣脫硝技術(shù)應(yīng)努力攻關(guān)的方向。

2.2 半干法SDA脫硫+低溫SCR脫硝技術(shù)

此技術(shù)為中冶焦耐院和寶鋼節(jié)能開發(fā)的煙氣脫硫脫硝工藝，2014年在河北達(dá)豐焦化完成工業(yè)試驗(yàn)后，2015年11月在湛江投產(chǎn)了國內(nèi)第一套脫硫脫硝一體化工藝裝備。主要技術(shù)特點(diǎn)在于旋轉(zhuǎn)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(fèi)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(nèi)湛江、貴州黔桂、唐山中潤等投產(chǎn)運(yùn)行多套，煙氣均能實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，該工藝是目前國內(nèi)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(yùn)行費(fèi)用較高的不足，需要不斷的改進(jìn)完善。

2.3 液態(tài)催化氧化法脫硫脫硝技術(shù)

液態(tài)催化氧化法（LCO）脫硫脫硝技術(shù)是指氧化劑在有機(jī)催化劑的作用下，將煙氣中的SO2和NOx持續(xù)氧化成硫酸和硝酸，隨后與加入的堿性物質(zhì)（如氨水等）發(fā)生反應(yīng)而快速生成硫酸銨和硝酸銨。焦?fàn)t煙氣液態(tài)催化氧化法SO2、NOx脫除效率可分別達(dá)到90%及70%以上。硫硝脫除效率高、不產(chǎn)生二次污染、煙溫適應(yīng)范圍廣等優(yōu)勢(shì)使焦?fàn)t煙氣液態(tài)催化氧化法脫硫脫硝技術(shù)具有較好的推廣前景;但硫酸銨產(chǎn)品純度、液氨的安全保障、有機(jī)催化劑損失控制、設(shè)備腐蝕等問題仍是液態(tài)催化氧化脫硫脫硝技術(shù)亟須解決的難點(diǎn)

3結(jié)束語

工業(yè)生產(chǎn)要想在最大程度降低對(duì)生態(tài)環(huán)境危害的基礎(chǔ)上，得到進(jìn)一步發(fā)展，就需要加強(qiáng)先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用。焦?fàn)t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(qiáng)脫硫脫硝技術(shù)的應(yīng)用，本文介紹的三種技術(shù)都有各自優(yōu)勢(shì)和缺點(diǎn)，需要根據(jù)實(shí)際情況，選擇應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1] 豐恒夫.焦?fàn)t煙道廢氣治理的技術(shù)途徑[C].2015焦化行業(yè)節(jié)能減排及干熄焦技術(shù)交流會(huì).2015焦化行業(yè)節(jié)能減排及干熄焦技術(shù)交流會(huì)論文集.河北宣化：河北省焦化行業(yè)協(xié)會(huì)，2016：53-54.