焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝技術(shù)的進(jìn)展與展望

竇麗虹(鎮(zhèn)江華東安全科學(xué)研究院有限責(zé)任公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212000)

0 引言

目前，國(guó)家對(duì)于焦?fàn)t煙囪污染物排放提出新的挑戰(zhàn)與任務(wù)，其中SO2≤50 mg/m3，NOx≤500 mg/m3，對(duì)于特殊地區(qū)排放標(biāo)準(zhǔn)為SO2≤30 mg/m3，NOx≤150 mg/m3。雖然電廠脫硫脫硝技術(shù)已趨于成熟化，但因焦?fàn)t煙氣具備特殊性，不能將電廠脫硫脫硝技術(shù)全方位予以應(yīng)用，焦?fàn)t煙氣隨著煤質(zhì)改變，其中SO2及NOx濃度變化差異較大，且變化范圍較廣，同時(shí)焦?fàn)t不斷實(shí)施換向操作，其中煙氣所含成分波動(dòng)較大。此外，焦?fàn)t自身還存在竄漏現(xiàn)象，加之煙氣中含有硫化氫、一氧化碳等各類污染物，更加劇對(duì)環(huán)境污染程度。基于此，采用合適的脫硫脫硝技術(shù)尤為重要，為人們健康及生態(tài)環(huán)境發(fā)展保駕護(hù)航。

1 焦化廠焦?fàn)t煙氣的特點(diǎn)分析

在化工產(chǎn)業(yè)的迅猛發(fā)展過(guò)程中，焦化生產(chǎn)在焦化廠的運(yùn)行過(guò)程中尤為繁瑣、復(fù)雜，需要涉及到的程序較多。在焦化廠備煤車間內(nèi)儲(chǔ)存洗精煤，并將其在生產(chǎn)操作中，從封閉的通廊經(jīng)過(guò)煤塔的漏嘴裝入到運(yùn)輸車，以此來(lái)為洗精煤的運(yùn)送安全提供保障。將洗精煤利用運(yùn)輸車運(yùn)輸?shù)教炕液螅饕M(jìn)行干餾，設(shè)置溫度在960～1 040℃為最佳，使其產(chǎn)生焦炭。由于會(huì)有大量的煙氣在焦?fàn)t燃燒過(guò)程中產(chǎn)生，所以需要設(shè)置好排煙通道，這樣煙氣就可以從煙囪排放到外面的空氣中。焦?fàn)t作業(yè)期間需要十分特殊的工藝，過(guò)程也十分復(fù)雜。通過(guò)進(jìn)一步分析煙氣的成分得知，煙氣中含有氮氧化物、粉塵以及SO2，其中占比最高的就是氮氧化物[1]。作為一種常見(jiàn)的硫氧化物SO2，會(huì)直接危害空氣環(huán)境，特別是將水與SO2融合后，會(huì)出現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生亞硫酸，基于PM2.5的影響下，亞硫酸會(huì)形成氧化成硫酸，對(duì)環(huán)境的影響十分巨大，最終造成酸雨的形成。氮氧化物除了包含NO2化全物外，其他氮氧化物的特性十分不穩(wěn)定。所以，在工業(yè)生產(chǎn)時(shí)形成的煙氣大多都是混合氣體，包含的化合物種類較多，具有一定毒性，屬于一種常見(jiàn)的硝氣。所以，必須采取針對(duì)性措施處理煙氣中的硝成分與硫成分，從而更好的保護(hù)生態(tài)環(huán)境，使焦?fàn)t煙氣達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

2 焦化行業(yè)SO2及NOx排放現(xiàn)狀

煤炭焦化作為工業(yè)領(lǐng)域用煤核心污染源，而焦?fàn)t煙氣在焦化企業(yè)中，占據(jù)關(guān)鍵污染源位置，其中約60%的SO2來(lái)源于此，而NOx高達(dá)90%。焦?fàn)t煙氣中SO2濃度高低影響因素較多，如燃料種類、燃料氧濃度、焦?fàn)t竄漏狀況等，而NOx濃度由燃燒溫度、空氣過(guò)剩系數(shù)等因素決定[2]。若以焦?fàn)t煤氣為核心燃燒技術(shù)，其煙氣中SO2排放濃度高達(dá)160 mg/m3，NOx排放濃度為600～900 mg/m3；若以低熱值煤氣為燃燒工藝，其中SO2及NOx排放濃度分別為40～150 mg/m3、300～600 mg/m3。由此可見(jiàn)，上述兩種不同燃料，若不給予相應(yīng)治理，其煙氣中SO2與NOx濃度均不達(dá)標(biāo)，所以采取相應(yīng)脫硫脫硝技術(shù)顯得尤為重要。

3 焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝技術(shù)

3.1 低溫SCR脫硝

與火電廠相比較，焦?fàn)t煙氣具有溫度較低特征，以此特點(diǎn)為依據(jù)，開(kāi)發(fā)低溫SCR技術(shù)。該技術(shù)應(yīng)用，可將煙氣中硝含量予以去除，通常脫銷率高達(dá)70%以上。該技術(shù)主要原理為，在特定溫度的煙氣中，注入相應(yīng)尿素等還原劑，之后含有還原劑的煙氣在反應(yīng)器中發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)物為氨氣和水，從而實(shí)現(xiàn)脫硝目標(biāo)[3]。此技術(shù)在目前脫硫脫硝工藝中應(yīng)用較為成熟，且脫硝速率可達(dá)到可控化，操作簡(jiǎn)單、安全可靠，不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生二次污染。在其整個(gè)技術(shù)實(shí)施進(jìn)程中，催化劑為核心部分，能有效減少對(duì)催化劑的依賴性，成為人們當(dāng)前最大困擾，因其催化劑極易產(chǎn)生中毒現(xiàn)象，所以去除催化劑的同時(shí)，確保其脫硫脫硝達(dá)到預(yù)期效果，為目前人們主研究方向。

3.2 半干法SDA脫硫+低溫SCR脫硝技術(shù)

該技術(shù)主要原理是指，將煙氣SO2融入水中，并在一定條件下生成亞硫酸，而硫酸與融入水中的氨產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，生成硫酸銨，以此達(dá)到去除SO2目的。此工藝中顯著特點(diǎn)有四點(diǎn)：第一，該技術(shù)化學(xué)應(yīng)速率較快，吸收劑利用率實(shí)現(xiàn)最大化，最終脫硫效率高；第二，其中將焦化中氨水予以利用，將廢氣充分利用，降低投入成本。第三，因焦?fàn)t煙囪排出口部位溫度較高，先實(shí)現(xiàn)脫硝且效率高，后期無(wú)需對(duì)煙氣實(shí)施升溫操作。第四，煙氣在高于露點(diǎn)進(jìn)行脫硝，對(duì)反應(yīng)整體裝置腐蝕較小。但是該技術(shù)應(yīng)用也存在部分不足，譬如濕法脫硫其中存在一定腐蝕，同時(shí)氨法脫硫以及使氨氣竄漏，產(chǎn)生氣溶膠等現(xiàn)象，此外廢氣中通常含有SO2，脫硝催化劑極易中毒，造成催化劑使用壽命降低。最后，脫硝催化劑通常最容易出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，影響催化劑自身效果[4]。

3.3 液態(tài)催化氧化法脫硫脫硝技術(shù)

液態(tài)催化氧化法，主要是指給予氧化劑相應(yīng)的催化劑，在其催化劑作用下，將煙氣中所含SO2及NOx予以氧化，生成硫酸及硝酸，之后加入特定堿性物質(zhì)，使其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生硫酸銨及硝酸銨，達(dá)到脫硫脫硝目的，該方法去除SO2及NOx效率極高[5]。此技術(shù)在特定裝置中，將硫、氨等有效去除，實(shí)現(xiàn)兩者自身應(yīng)用價(jià)值，同時(shí)其技術(shù)操作簡(jiǎn)單、占地面積小，不會(huì)產(chǎn)生工藝廢水。該技術(shù)應(yīng)用仍有不足之處，主要表現(xiàn)為：NOx經(jīng)催化劑作用下被氧化，生成硝酸、亞硝酸，對(duì)裝置會(huì)產(chǎn)生腐蝕；此外，硫酸銨產(chǎn)物中混有部分硝酸銨。

3.4 石灰石—石膏法脫硫

首先，電廠脫硫就是該方法的主要技術(shù)來(lái)源，在時(shí)代的快速發(fā)展下，技術(shù)也愈加成熟；其次，石灰與石灰石等材料在脫硫法技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中具有較為廣泛的來(lái)源，不但帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益高且價(jià)格成本低；最后，形成優(yōu)秀的副產(chǎn)品石膏，不但能夠再次利用，還具有較高質(zhì)量、純度，可以當(dāng)成水泥緩凝劑，以此來(lái)切實(shí)提升經(jīng)濟(jì)效益。但是仍有一些缺陷存在于該方法中，加工時(shí)需要較大的占地面積，設(shè)備投資費(fèi)用也偏高。但是因?yàn)槭沂蝗苡谒?，所以，在?shí)際使用脫硫脫硝工藝時(shí)，應(yīng)配置磨漿系統(tǒng)，通過(guò)磨碎石灰石再融入到水中進(jìn)行制漿。

3.5 活性焦脫硫脫硝一體化技術(shù)

該技術(shù)主要原理為：在進(jìn)行脫硫進(jìn)程中，煙氣中SO2在催化劑催化作用下，與氧氣和水充分發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)物為H2SO4，并將其留存于活性焦孔中；脫硝進(jìn)程中，按照NOx含量配比相同比例的NH3，經(jīng)活性焦催化下，發(fā)生還原反應(yīng)，將煙氣中NOx還原為N2和H2O。其中活性焦床層作為良好的過(guò)濾層，在碰撞后慣性作用下，將煙氣中所含顆粒予以收集，完成凈化操作。該技術(shù)主要特征有：活性焦具有良好過(guò)濾作用，其化學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較高，耐磨、抗壓能力強(qiáng)、損耗少；在脫硫脫硝進(jìn)程中，只需選用一套裝置即可，降低投入成本；技術(shù)適應(yīng)能力較強(qiáng)，對(duì)水消耗量極少，應(yīng)用范圍廣泛，且可循環(huán)使用[6]。但是該技術(shù)存在部分不足，首先該裝置脫硫效率較低，同時(shí)在其裝置中需不斷添加活性焦予以實(shí)施吸附；其次活性焦在進(jìn)行解吸時(shí)，需配置相匹配的解吸酸氣制酸裝置，同時(shí)需在制酸之前對(duì)其予以進(jìn)行凈化操作，制酸整個(gè)過(guò)程較長(zhǎng)，且占地面積大，制酸自身設(shè)備極易被腐蝕，所以對(duì)于后期需投入相應(yīng)維護(hù)成本；此外，其在脫硫脫硝進(jìn)程中，極易使熱量集于一身，致使活性炭被燒毀，引發(fā)安全事故；最后，最為重要其技術(shù)脫硫速率較慢、容量較低，扼制其被工業(yè)廣泛應(yīng)用。

4 焦?fàn)t氧氣脫硫技術(shù)發(fā)展方向及展望

在焦?fàn)t氧氣脫硫技術(shù)方面，展望實(shí)現(xiàn)新的發(fā)展：首先，因?yàn)槿霠t煤自身質(zhì)量對(duì)焦化產(chǎn)品、能源消耗、污染物排放等影響較大，所以對(duì)入爐煤質(zhì)量應(yīng)予以把控，進(jìn)一步還需對(duì)其加熱系統(tǒng)予以控制，溫度的變化主要對(duì)NOx排放總量有較大影響；其次，根據(jù)焦?fàn)t煙氣自身實(shí)際情況，加大催化劑的研發(fā)，形成高效脫銷催化劑，同時(shí)在脫硫脫硝之前，需特別注意對(duì)煙氣進(jìn)行提前處理，以此不僅提升脫硫脫硝效率，而且能提高催化劑使用壽命；此外，相關(guān)人員應(yīng)研發(fā)新型脫硫脫硝技術(shù)，使其在進(jìn)行治理時(shí)候，不再產(chǎn)生二次污染物，還能將焦?fàn)t廢氣中的NOx和SO2等污染成分予以有效回收，從本質(zhì)上實(shí)現(xiàn)資源循環(huán)利用；最后，在其治理進(jìn)程匯總，氨竄漏給人們提出較大困擾，人們需對(duì)其加強(qiáng)重視程度，應(yīng)在其治理終端時(shí)候采取相應(yīng)措施對(duì)其予以控制，將二次產(chǎn)生污染物含量最大限度降低，在其濕法脫硫終端，需采取相應(yīng)措施，防止出現(xiàn)氣溶膠及氣拖尾現(xiàn)象。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，我國(guó)快速的經(jīng)濟(jì)發(fā)展環(huán)境下，導(dǎo)致了我國(guó)環(huán)境污染出現(xiàn)了諸多的問(wèn)題，工業(yè)生產(chǎn)若想在最大限度內(nèi)減少對(duì)生態(tài)環(huán)境的污染，得到健康穩(wěn)定發(fā)展，必須對(duì)其治理技術(shù)予以高效應(yīng)用，其中煙氣中含有的SO2、NOx等污染物給大氣造成嚴(yán)重污染，為必須將此類污染物予以凈化。電力和煤化學(xué)生產(chǎn)部門加快打造環(huán)保型企業(yè)，引入新型脫硫脫硝技術(shù)，從而全面提高環(huán)境污染的治理水平，進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)工業(yè)向現(xiàn)代能源服務(wù)和應(yīng)用領(lǐng)域的轉(zhuǎn)型發(fā)展，有利于支撐我國(guó)綠色城鎮(zhèn)與美麗鄉(xiāng)村建設(shè)，落實(shí)“綠水青山就是金山銀山”理念。