焦炉烟道废气烟气治理的技术途径

王东方 孙亚楠 王长春

摘要：随着中国经济的高速发展，我国的焦化工业得到了极大的发展和进步，但与此同时也形成了比较严重的污染问题，对环境造成了极大的影响。而我国针对生态环境日益紧张的局势提出了严格的环保标准，促使炼焦行业整体的格局发生较大变化。因此传统烟气治理技术和标准已经不能适应新时期的发展，必须要控制环保污染物排放总量，积极开展焦炉烟道废气烟气治理工作。文章通过阐述当前焦炉烟道废气烟气现状，分析其治理技术难度，最后提出相关技术途径，以期为焦化工业的绿色、可持续发展提供借鉴和参考。

关键词：焦炉烟道；烟气治理；途径

引言

本发明涉及一种低温焦炉烟道废气脱硫脱硝工艺，通过在烟道气输送管道中喷入流态化的NaHCO3细粉，干法脱除烟气中绝大部分的SO2，同时将脱硝催化剂结构层与除氨催化剂结构层结合使用，高效脱除焦炉烟道气中的NOx，脱硝催化剂采用滤袋状结构，除氨催化剂采用V字型结构;该工艺由引风单元、脱硫单元、氨制备单元、脱硝除氨单元、压缩空气单元、颗粒物输送单元组成的系统实现高效脱硝、脱硫。与现有技术相比，本发明的有益效果是:①脱硫脱硝一体化;②结构形式新颖，脱硝效率更高;③除氨催化剂进一步提高脱硝效率;④节省能源，降低运行费用及一次投资;⑤充分利用煤气净化工艺中的剩余氨水;⑥充分回收利用余热;⑦清灰模式简单、便捷。

1焦炉烟囱必须始终处于热备状态

焦炉正常生产所需的动力来自于焦炉烟囱产生的热压吸力，烟气温度是产生热压吸力的根本原因，焦炉烟气净化系统一旦发生故障，只有处于热备的焦炉烟囱才能提供热压吸力，使烟道废气应能够迅速排放到大气，保证焦炉生产不受影响。为达到该工艺控制条件，要求在日常生产过程中，原有烟囱必须保持-350Pa的抽力，即保证焦炉烟囱必须处于热备状态。因此，在保证安全生产的工艺条件下，如何降低能耗指标，使环保设施能够在绿色低碳模式下运行，也是该工艺的能否长期运行的重要制约条件。

2焦炉烟道废气烟气治理的技术途径

2.1现行脱硫技术

（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。

2.2焦炉烟道废气低温SCR脱硝系统

焦炉烟道废气经风机送到SCR反应器。来自液氨储罐的液氨靠自身压力进入蒸发器中，被蒸发器内的热水加热蒸发成氨气；从氨气缓冲罐出来的氨气与稀释风机出来的空气经过混合稀释，通过喷氨系统被注入烟气中。在SCR反应器内氨与氧化氮反应生成氮气和水，反应生成水和氮气随烟道废气进入余热锅炉。反应方程式如下：4NO+4NH3+O2=6H2O+4N2；NO+NO2+2NH3=3H2O+2N2以焦炉煤气为热源加热的焦炉烟道气中SO2值普遍偏高，在180℃~230℃温度区间内，SO2易转化为SO3，进而与NH3反应生成粘稠状的硫酸铵盐粘附催化剂，造成管道堵塞和设备腐蚀，催化脱硝效率急剧下降。

2.3焦炉烟气的脱硝方法

用于烟气脱硝的方法多达几十种，可用于焦炉烟气脱硝的方法主要有NH3-SCR法（氨法选择性催化还原法）、NH3-SNCR法（氨法选择性非催化还原脱硝法）、煤气再燃法等。NH3-SCR法烟气脱硝的反应原理为：4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O。在300~400℃、催化剂存在的条件下发生。脱硝催化剂是NH3-SCR法烟气脱硝的核心技术，一般占总装置投资成本的30%~50%，评价催化剂反应性能指标包括：活性，选择性，稳定性（包括化学稳定性、耐热稳定性、抗毒稳定性和机械稳定性）。目前，NH3-SCR催化剂载体主要成分为锐钛型TiO2，活性成分为V2O5-WO3-MoO3等金属氧化物和根据烟气条件配套的微量组分。该方法的主要问题是催化剂的寿命较短、工艺控制较复杂。NH3-SNCR法是在无催化剂存在的条件下，利用还原剂将烟气中的NOx还原为无害的N2和水的一种脱硝方法。该方法首先把含有NH3的还原剂喷入炉膛中800~1000℃的区域，还原剂迅速热分解并释放出NH3，其与烟气中的NOx发生还原反应，生成N2和水，主要的化学反应为：4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O；2CO(NH2)2+4NO+O2→4N2+2CO2+4H2O。该方法的主要问题是反应温度窗狭窄、反应效率低下、耗氨量高、设备复杂。煤气再燃法的工艺原理为：2NO+2CO→N2+2CO2，或者是利用煤气再燃技术产生的其它还原性气体，进行氮氧化物的还原反应。在160℃应用，但需采用壳牌公司生产的低温催化剂，价格昂贵；另外，该方法的NOx脱除率较低，仅为60%左右。2015年，合肥工业大学等单位研发的“焦炉煤气焚烧尾气中低温SCR脱硝技术”通过了专家鉴定，所用催化剂以棒石黏土矿物为载体、二氧化锰为活性组分，显著降低了该方法的一次性投资成本及运行成本。

2.4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。

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。

参考文献

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