冶金企業(yè)焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝工藝技術(shù)

甄 超

伴隨我國冶金企業(yè)的不斷進(jìn)步與發(fā)展，煉焦制氣節(jié)能減排技術(shù)顯著提升。焦化產(chǎn)業(yè)發(fā)展，帶來了許多環(huán)境污染問題，環(huán)境保護(hù)單位越來越關(guān)注各種硫化物污染排放和NOx的污染排放問題。近年來環(huán)境保護(hù)部門對(duì)工業(yè)生產(chǎn)的排放指標(biāo)要求越來越嚴(yán)格，在此背景下，本文重點(diǎn)討論焦化企業(yè)脫硫脫硝工藝技術(shù)，從節(jié)能減排和環(huán)保性能角度出發(fā)進(jìn)行技術(shù)改造和相應(yīng)環(huán)境改善措施分析，希望所有焦化企業(yè)選擇適合本單位的生產(chǎn)技術(shù)，以完成環(huán)保節(jié)能排放的目標(biāo)。

1 焦?fàn)t煙氣概述

在儲(chǔ)存燃料區(qū)進(jìn)行生產(chǎn)工作，會(huì)直接從走廊將燃料運(yùn)輸?shù)焦潭ㄎ恢?，輸入到碳化室以及進(jìn)行高溫處理的過程中就會(huì)形成焦炭，在這種情況下也會(huì)緊接著產(chǎn)生焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝煙氣。而在不斷進(jìn)行高溫加熱的過程中，也會(huì)通過一定的裝置將所產(chǎn)生的氣體輸送到合適的燃燒室中，通過進(jìn)一步的燃燒以及通道處理工作將這些氣體排出室外。而焦?fàn)t所產(chǎn)生的煙霧除了會(huì)有各種各樣的混合物之外，還會(huì)產(chǎn)生一系列的氣體，特別是對(duì)于氮化物以及氧化物來講要想順利排出室外，就必須經(jīng)過脫硫脫硝處理工作之后才能達(dá)到這一目的。而我們?cè)趯?duì)焦?fàn)t煙氣進(jìn)行高溫燃燒處理的過程中，由于煙氣內(nèi)部存在一定含量的二氧化碳，燃燒過程中必定會(huì)產(chǎn)生較多的氫氣，氫氣對(duì)于加快燃燒的速度有著一定的作用，而這時(shí)氧氣與氮?dú)獗囟〞?huì)在高溫作用下發(fā)生一定的氧化反應(yīng)，這也是二氧化氮的由來。而站在實(shí)際情況去對(duì)焦?fàn)t內(nèi)部的煙氣進(jìn)行分析之后發(fā)現(xiàn)，其主要具備以下幾種特點(diǎn)：①煙氣具有較高的溫度，一般情況下控制在250℃左右。②焦?fàn)t煙氣所包含的混合物以及氣體非常復(fù)雜，而其中含量最高的則屬于二氧化硫，而二氧化硫在發(fā)生一定反應(yīng)的情況下對(duì)于整個(gè)管道的質(zhì)量將會(huì)產(chǎn)生非常不利的危害。③由于焦?fàn)t的煙氣溫度長期處于過高的狀態(tài)下，這時(shí)只有保證交流管道的溫度與煙氣溫度處于相差不高的情況下才能夠保證整個(gè)系統(tǒng)順利運(yùn)轉(zhuǎn)。除此之外，還需要站在整體煙氣脫硫脫硝的工作過程中進(jìn)行分析，避免有其他不良因素出現(xiàn)而影響到整體的工作狀態(tài)。

2 現(xiàn)狀分析

2.1 焦化行業(yè)SO2及NOx排放現(xiàn)狀

礦物燃料在實(shí)際生產(chǎn)的過程中必不可少會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生一定的污染，而其中所產(chǎn)生的焦化物質(zhì)是污染最主要的部分，而在冶金企業(yè)中焦?fàn)t煙氣又是最為主要的一部分內(nèi)容。整個(gè)污染源中大概有60%的SO2來自于焦?fàn)t煙氣中，其中這些煙氣的NOx也高達(dá)90%。而影響焦?fàn)t煙氣中SO2濃度的因素有很多，除了燃燒種類以及燃料氧濃度會(huì)影響SO2濃度之外，焦?fàn)t竄漏狀況也會(huì)使其受到一定的影響。而空氣過剩系數(shù)以及燃燒溫度等均可影響NOx的濃度。如果在進(jìn)行燃燒的過程中選取焦?fàn)t煙氣作為主要技術(shù)進(jìn)行實(shí)際工作，那么所排出的煙氣SO2排放濃度以及NOx排放濃度就會(huì)達(dá)到較高的含量值。而在選取低熱值煙氣進(jìn)行燃燒工作的過程中，SO2排放濃度以及NOx排放濃度與焦?fàn)t煙氣為核心燃燒時(shí)所產(chǎn)生的各部分濃度均會(huì)得到大大的降低。但是以上兩種燃料在進(jìn)行工作的過程中所產(chǎn)生的SO2排放濃度以及NOx排放濃度與國家的標(biāo)準(zhǔn)還仍有差距，只有采取合適的脫硫脫硝技術(shù)才能夠保證SO2排放濃度以及NOx排放濃度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 冶金企業(yè)煙氣中脫硫脫硝的要求及原則

焦?fàn)t的煙氣排放量與傳統(tǒng)的冶煉爐和燒結(jié)機(jī)相比少的多，但是排放出的煙氣成分構(gòu)造比較復(fù)雜，特別是所排放出的SO2和NOx對(duì)于整個(gè)環(huán)境會(huì)產(chǎn)生非常不利的影響，所以必須站在生產(chǎn)情況變化的角度上來選擇合適的工藝設(shè)計(jì)。只有在煙氣排放量達(dá)標(biāo)的情況下，才能夠進(jìn)行實(shí)際的生產(chǎn)工作，而這一工作則需要重視冶金企業(yè)煙氣脫硫脫硝。一方面需要保證所選取的生產(chǎn)工藝具有一定的安全性，而在煙氣進(jìn)行排放的過程中，要對(duì)其產(chǎn)生的壓力進(jìn)行良好的控制，否則將會(huì)加大安全事故發(fā)生的幾率，而由于整體脫硫脫硝煙氣處理工作需要在一個(gè)高溫環(huán)境下進(jìn)行，在實(shí)際開始工作之前，需要保證煙筒的管道處于一個(gè)預(yù)熱的狀態(tài)，避免有相應(yīng)事故的發(fā)生。另一方面在完成煙氣脫硫脫硝工作之后，還需要保證煙筒所排出的煙氣溫度處于140℃以上。

3 冶金企業(yè)焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝工藝技術(shù)

3.1 干法脫硫工藝技術(shù)

對(duì)于干法脫硫工藝技術(shù)來講，下面將從技術(shù)原理以及主要特點(diǎn)和優(yōu)勢、劣勢上進(jìn)行分析。技術(shù)原理：首先在實(shí)際工作的過程中，碳酸鈣會(huì)噴入到爐膛中進(jìn)行高溫燃燒處理工作，再經(jīng)過一系列工作之后碳酸鈣會(huì)分解為氧化鈣，氧化鈣又會(huì)與煙氣中所產(chǎn)生的二氧化硫發(fā)生一定的化學(xué)產(chǎn)生硫酸鈣；或者還可以選取活性炭吸附電子束照射方法來將二氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸或者硫酸銨，以上兩種方式均可達(dá)到想要的效果。主要特點(diǎn)：這一技術(shù)主要可以分為半干法煙氣脫硫工藝以及肝法煙氣脫硫工藝。這兩種工藝在進(jìn)行工作的過程中，均可以保證焦?fàn)t煙氣與固體堿性吸附劑進(jìn)行結(jié)合之后產(chǎn)生硫酸鹽。而所添加的固體堿性吸附劑需要提前將其處理為粉末狀態(tài)，粉末狀態(tài)對(duì)于保證整體煙氣脫硫的效果有著十分重要的作用；而我們?cè)谑褂冒敫煞摿蚬に囘M(jìn)行工作的過程中，在加入堿性物質(zhì)之后整個(gè)表層結(jié)構(gòu)將會(huì)產(chǎn)生液膜，這時(shí)二氧化硫與液膜進(jìn)行結(jié)合便會(huì)使得煙氣脫硫的效率得到提高；而需要保證整個(gè)煙氣處理環(huán)境處于較為干燥的狀態(tài)時(shí)才可以使用干法脫硫工藝進(jìn)行工作。優(yōu)勢：干法脫硫工藝自身具備較強(qiáng)的傳熱傳質(zhì)交換性，這是其他焦?fàn)t煙氣脫硫工藝無法達(dá)到的狀態(tài)，同時(shí)在實(shí)際運(yùn)行的過程中所使用的資金成本較低又能夠保證整個(gè)鍋爐效率得到提高。劣勢：在實(shí)際使用該工藝技術(shù)進(jìn)行工作的過程中，需要運(yùn)用到大量的設(shè)備以及設(shè)施，這時(shí)就需要占用很大的土地面積，同時(shí)整體工藝處理的過程中效率也不盡人意，煙氣中的含塵量也較高。

3.2 半干法SDA脫硫+低溫SCR脫硝技術(shù)

半干法SDA脫硫+低溫SCR脫硝技術(shù)主要是將煙氣中的SO2在一定條件下轉(zhuǎn)變成亞硫酸，并且與水中的氨進(jìn)行融合發(fā)生一定化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生硫酸銨，這時(shí)整個(gè)煙氣中的SO2便可以輕松出去。我們可以從以下四個(gè)特點(diǎn)來詳細(xì)分析該技術(shù)：①這一技術(shù)具有較快的化學(xué)應(yīng)速率以及較高的吸附劑利用率，這種情況下脫硫效率必然會(huì)不斷提高。②焦?fàn)t煙筒排出口位溫度常常處于較高的狀態(tài)，這時(shí)脫硝的效率也會(huì)得到提高。③通過有效的利用焦化中所產(chǎn)生的氨水來二次利用廢氣，這對(duì)于降低經(jīng)濟(jì)成本有著十分重要的作用。④這一技術(shù)一般會(huì)選取高于漏點(diǎn)的位置進(jìn)行脫銷工作，這時(shí)對(duì)于整體裝置的影響力度便會(huì)降到最低。但是這些技術(shù)有也有一定的缺點(diǎn)，比如我們?cè)谑褂脻穹摿蜻M(jìn)行工作的過程中會(huì)對(duì)裝置產(chǎn)生一定的腐蝕，此時(shí)如果再有氨法脫硫?qū)е掳睔庑孤┑膯栴}就會(huì)引發(fā)脫硝催化劑中毒的情況。而在使用脫硝催化劑的過程中出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象的幾率非常高，這時(shí)催化劑的使用效果便會(huì)受到大大的影響。

3.3 濕法脫硫

濕法脫硫工藝在世界上有各種各樣的形式，但是都具有差不多的工作原理。大多數(shù)濕法脫硫工藝都是運(yùn)用碳酸鈉或者石灰石等一些物質(zhì)來當(dāng)作洗滌劑，并且通過在反應(yīng)塔中洗滌這些煙氣來達(dá)到消除煙氣中硫氧化物的效果。目前這些方法已經(jīng)在世界上運(yùn)用了50年，在這50年內(nèi)這一工藝技術(shù)也得到了不斷的發(fā)展完善。慢慢地這一脫硫工藝已經(jīng)達(dá)到了95%以上的脫硫效率。同時(shí)這一工藝在實(shí)際使用的過程中對(duì)于成本的要求并不高，對(duì)于一些副產(chǎn)品還可以進(jìn)行回收利用，大大降低了成本問題帶來的壓力。而在濕法脫硫領(lǐng)域中石灰石濕法脫硫工藝由于自身吸附劑成本較低已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用。對(duì)于一些高濃度二氧化硫處理工作這種石灰石濕法脫硫工藝也能夠達(dá)到其相應(yīng)的要求。但是在對(duì)這一工藝進(jìn)行基礎(chǔ)建設(shè)的過程中需要較高的資金成本，而在脫硫完畢之后其產(chǎn)生的廢水又具有一定的腐蝕性，對(duì)于石灰石的需求量也非常高。而目前氨脫硫技術(shù)是冶金企業(yè)廣泛使用的一項(xiàng)工藝技術(shù)。這一技術(shù)可以充分利用冶金企業(yè)回收處理系統(tǒng)來保證管道中的氧氣與其發(fā)生一定的化學(xué)反應(yīng)，這時(shí)便會(huì)產(chǎn)生一定含量的硫酸氨。與此同時(shí)，還可以選取氨水等來作為反應(yīng)的脫硫劑來使得整個(gè)機(jī)器的負(fù)擔(dān)得到大大的降低。而在對(duì)煙道氣進(jìn)行洗滌的過程中一般會(huì)采用液體吸收劑來完成，這對(duì)于除去煙道氣中的氧氣有著十分重要的作用。這一工藝所使用的機(jī)械較為簡單，利于相關(guān)工作人員進(jìn)行日常的工作，并具有較高的脫硫處理效率。但是這種工藝方式不能在同一時(shí)刻進(jìn)行處理工作，只能夠?qū)σ徊糠诌M(jìn)行單獨(dú)的處理；而在氨水質(zhì)量的不斷影響下，復(fù)產(chǎn)硫酸銨肥料的純度也出現(xiàn)了一定的問題。這時(shí)可以通過使用陶膜覆蓋的方式來經(jīng)過過濾之后達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求并夠投入使用；同時(shí)我們還需要通過安裝發(fā)熱零件來避免在工作的過程中有拖尾的情況發(fā)生；而實(shí)際工作的過程中硫酸氨鹽西服在塔壁或者噴管上形成結(jié)晶，這時(shí)如果不及時(shí)進(jìn)行處理，那么對(duì)于管道將會(huì)產(chǎn)生非常不利的影響，所以要盡可能地選取一些防腐或者清潔的設(shè)備來進(jìn)行工作。

3.4 焦?fàn)t煙氣脫硝技術(shù)

低氮燃燒技術(shù)、氧化脫硝技術(shù)以及低溫選擇性催化還原技術(shù)均屬于焦?fàn)t煙氣脫硝技術(shù)的范圍內(nèi)，在這幾種技術(shù)中低溫選擇性催化還原技術(shù)相對(duì)于其他幾個(gè)技術(shù)來講具有較好的脫硝效率。上個(gè)世紀(jì)70年代在日本已經(jīng)廣泛應(yīng)用這種低溫選擇性催化還原技術(shù)來達(dá)到脫硝的目的，特別是在各個(gè)夜間企業(yè)和電廠發(fā)電企業(yè)中使用更為廣泛。而我國目前所使用的煙氣脫硫脫硝技術(shù)中低溫選擇性催化還原技術(shù)的使用也較為頻繁，但是對(duì)于焦?fàn)t煙氣冶煉中的脫硫脫硝工藝領(lǐng)域來講，對(duì)相應(yīng)溫度的要求比較高，而這一工藝與所要求的溫度不達(dá)標(biāo)，所以在實(shí)際使用的過程中，只有嚴(yán)格控制煙氣中的溫度，才能夠更好地使用這一技術(shù)進(jìn)行工作。

3.5 脫硫脫硝一體化技術(shù)

脫硫脫硝一體化技術(shù)對(duì)于全面提高脫硫脫硝效果有著十分重要的作用，而這種技術(shù)對(duì)于更有效的提高脫硫脫硝的水平，并且更有效地控制煙氣的污染程度也是十分重要的。首先一部分冶金企業(yè)在實(shí)際進(jìn)行脫硫脫硝工作的過程中，會(huì)選擇先脫硝后脫硫的方式來進(jìn)行工作。而如果單獨(dú)使用煤氣進(jìn)行工作，那么必然會(huì)提高二氧化硫的質(zhì)量濃度，最高時(shí)可達(dá)800mg/m3，這與標(biāo)準(zhǔn)的二氧化硫的濃度相差較大，所以二氧化硫的處理工作是非常重要的。而在進(jìn)行處理工作的過程中，可以使用低溫催化劑的方式來降低脫硝催化劑的活性，只有這樣最后的脫硫工作才能夠順利地完成。此外，在實(shí)際使用脫硫脫硝一體化技術(shù)的過程中，需要根據(jù)現(xiàn)場的實(shí)際情況來選擇安全性較好的污染物控制技術(shù)方法來結(jié)合運(yùn)用。其次對(duì)于焦?fàn)tSO2、煉焦粉塵顆粒物質(zhì)控制技術(shù)來講，主要可以分為濕法、半干法、干法三種不同的使用內(nèi)容。如果能夠按照實(shí)際的工作狀態(tài)來合理選擇合適的技術(shù)可以保證脫硫率得到不斷的提高，最高可達(dá)到96.25%。而在使用濕法工藝完成相應(yīng)的脫硫工作之后，溫度不高于55℃。也就是說這一項(xiàng)技術(shù)可以有效的控制凈煙氣的溫度。但是在煙氣溫度不斷升高的情況下，整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行情況所需要的成本是較高的，因此對(duì)于焦化行業(yè)并不推薦使用濕法脫硫技術(shù)來進(jìn)行工作。除此之外，可以站在實(shí)際施工的需求上來合理選擇半干法脫硫工藝，這時(shí)可以通過使用旋轉(zhuǎn)噴霧半干法脫硫布袋除塵的方式來達(dá)到脫除硫化物的效果，這樣的工作模式更加符合實(shí)際工作情況的要求。最后焦?fàn)tNOx控制技術(shù)通過控制燃燒后煙氣方法來提高整體脫硫脫硝的效果。一般情況下會(huì)選取吸收法或者固體吸附法的方式來實(shí)現(xiàn)脫銷的目的。

4 常見的焦?fàn)t煙氣脫硝工藝

4.1 SCR法脫硝

SCR法脫硝工藝是一種比較常見的焦?fàn)t煙氣脫硝工藝，又名選擇性催化還原法。其主要有以下幾種特點(diǎn)：這種SCR法脫硝工藝在不斷發(fā)展完善的情況下已經(jīng)逐漸趨于成熟，與其他幾種脫銷方法相比其應(yīng)用范圍最廣，且具有較高的脫銷效率。這種方法主要是通過運(yùn)用一定的催化劑來將煙氣中的NOx還原為氮?dú)夂退沁@一工作需要在特定的溫度下來進(jìn)行。而在進(jìn)行催化的過程中，整體溫度可能會(huì)控制在320℃～400℃之間，可以通過實(shí)際的情況來適當(dāng)?shù)丶哟蟠呋瘎┑暮恳源藖硎姑撲N效率得到不斷的提高。

在運(yùn)用SCR脫銷工藝進(jìn)行工作以及選擇催化劑的過程中，一定要站在煙氣溫度的角度上合理選擇。由于該技術(shù)需要控制在320℃～400℃之間，所以在催化的過程中發(fā)生的催化反應(yīng)時(shí)的溫度也要控制在這一范圍內(nèi)，溫度的不斷變化可能會(huì)影響到脫銷的效果。因此，為了能夠使焦?fàn)t中煙氣的溫度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，可以通過安裝煙氣加熱系統(tǒng)來達(dá)到這一目的。在經(jīng)過相應(yīng)催化反應(yīng)之后會(huì)生成N2和H2O，這些反應(yīng)物不能夠回收二次利用，所以在實(shí)際使用的過中需要消耗掉大量的成本。而在經(jīng)過不斷改善的情況下所研究出的SCR法脫硝工藝對(duì)于溫度的要求得到了不斷的降低，可以保證溫度控制在30℃左右，但是這種工藝并沒有實(shí)際投入到工業(yè)裝置中。但是這種工藝方式可能會(huì)出現(xiàn)催化劑中毒的現(xiàn)象，對(duì)于催化劑的性能產(chǎn)生了非常不利的影響。

4.2 先脫硝后脫硫工藝

先脫銷后脫硫工藝顧名思義就是先將焦?fàn)t煙氣中的硝含量進(jìn)行不斷降低，之后再進(jìn)行脫硫工作。而第一部分工作是將未將經(jīng)處理的焦?fàn)t煙氣溫度合理控制在180℃到300℃之間，之后再結(jié)合低溫SCR脫硝方法并加設(shè)煙氣加熱系統(tǒng)來保證整個(gè)煙氣的溫度達(dá)到相應(yīng)的目標(biāo)，在這種情況下，整個(gè)脫銷反應(yīng)才可以更加順利地進(jìn)行。經(jīng)過脫硝工作之后的煙氣便可進(jìn)入到余熱鍋爐中進(jìn)行余熱回收利用工作，最后便可以使用濕法脫硫方式來達(dá)到相應(yīng)的目的。但是在實(shí)際使用這種工藝進(jìn)行工作的過程中會(huì)存在以下兩個(gè)問題：由于焦?fàn)t煙氣中存在二氧化硫以及焦油等物質(zhì)，而如果在溫度處于180℃～230℃區(qū)間的情況下，二氧化硫就可能與氨氣發(fā)生反應(yīng)，這時(shí)所產(chǎn)生的硫酸銨以及硫酸氫銨就會(huì)附著在催化劑表層中，可能會(huì)引發(fā)催化劑失去活性出現(xiàn)，甚至還有可能出現(xiàn)腐蝕設(shè)備或者阻塞管道的問題。所以一般可以通過增加郊游預(yù)處理和熱風(fēng)解析系統(tǒng)來緩解這些問題，保證整個(gè)催化劑的表層更加的干凈。另一方面，濕法脫硫在經(jīng)過一定的司法工藝處理工作之后，整個(gè)煙氣的溫度會(huì)從60℃降低到45℃，在這種情況下，如果不對(duì)其進(jìn)行加熱處理工作，那么在這些氣體進(jìn)入煙囪之后出現(xiàn)的酸雨就會(huì)腐蝕煙囪，在這種情況下，煙氣擴(kuò)散的效率就會(huì)得到大大的降低。這時(shí)只有通過加熱凈化后的煙氣來保證煙囪的順利運(yùn)行。

5 工藝設(shè)計(jì)比較和改進(jìn)

二氧化硫濃度小于30mg/Nm3、二氧化氮濃度小于150mg/Nm3，這是我國煙氣排放的標(biāo)準(zhǔn)值，也就是說只有相應(yīng)濃度處于標(biāo)準(zhǔn)范圍之內(nèi)才可以進(jìn)行排放工作。所以，冶金企業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的煙氣只有通過一系列脫硫脫硝系統(tǒng)的工作并保證各項(xiàng)數(shù)據(jù)達(dá)標(biāo)之后才可以進(jìn)行排放。而先脫硫后脫硝工藝就是在完成脫硫工作之后，不斷降低煙氣中二氧化硫的濃度，在這種情況下進(jìn)行脫銷工作之后所產(chǎn)生的硫酸氫氨以及硫酸銨含量就會(huì)得到大大的降低，這對(duì)于更加充足的保證催化劑的活性是十分重要的。除此之外，先脫硝后脫硫技術(shù)的焦?fàn)t煙氣溫度一般會(huì)控制在280℃左右，這種溫度剛好可以運(yùn)用低溫的SCR方法來進(jìn)行脫硝工作，經(jīng)過脫硝工作之后的煙氣便可進(jìn)入到余熱鍋爐中進(jìn)行余熱回收利用工作，最后便可以使用濕法脫硫方式來達(dá)到相應(yīng)的目的。

6 結(jié)語

為及早貫徹落實(shí)冶金企業(yè)焦?fàn)t煙氣“近零排放”處理目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧共處，提高生態(tài)環(huán)境防治力度與污染源控制力度，各冶金企業(yè)必須分析總結(jié)當(dāng)前應(yīng)用的各項(xiàng)焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝工藝技術(shù)，采取各項(xiàng)技術(shù)優(yōu)化措施，不斷改進(jìn)工藝流程，為煙氣脫硫脫硝工作的有序開展提供前提基礎(chǔ)與技術(shù)支持。