焦化厂焦炉烟气脱硫脱硝工艺技术分析

曾广平

摘要：将安全风险、环保评估和经济性分析纳入火电厂烟气脱硝性能测试评价中有着重要的工程意义。在工程现场测试过程中，不能将脱硝性能测试的安全、环保和经济性要求简单化、形式化的糅合。在机组超低排放改造工程脱硝设备性能试验技术规范和国家及电力行业相关脱硝性能试验技术规范要求下，对具体的性能指标进行测试考核，不仅需要考核烟气进出口参数、脱硝效率、系统阻力、氨逃逸等核心参数，还需要结合工程现场将环保效益、经济效益和安全效益系统性的呈现出来。这无疑对工程测试人员提出较高的要求，不仅需要具有扎实的基础理论知识和实验测试技能，动手能力强，综合素质好;还需掌握科学的思维方法，具备较强的获取知识能力和探索精神、创新能力和优秀的科学品质。

关键词：焦化厂焦炉；烟气脱硫脱硝；工艺技术分析

引言

氮氧化物（NOx）是主要空气污染物之一，会造成酸雨、光化学烟雾等环境污染，成为工业烟气重点治理对象。NH3选择性催化还原技术（NH3-SCR）是目前最有效的脱硝技术之一，其脱硝原理是以氨气、尿素等作为还原剂，利用钒、锰、铁等金属氧化物的催化作用，在200~450℃时，将NOx转化成无污染的N2和H2O，其反应式为：4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O、4NH3+2NO2+O2→3N2+6H2O。火力发电厂是氮氧化物最主要的排放源之一，相关环保标准要求到2020年国内火电厂全部实施超低排放，NOx排放浓度小于50mg/m3。基于上述背景，火电行业积极推进烟气脱硝治理，在2017年，国内火力发电厂SCR脱硝工艺应用比例达到94.1%。随着环保治理力度不断加强，钢铁工业烟气脱硝也面临着巨大的减排压力，其中铁矿烧结工序由于NOx排放量占整个钢铁生产流程的70%而受到重点关注。

1.氧化法

烧结机烟气脱硝工艺流程(氧化法)，利用臭氧、二氧化氯、双氧水等强氧化化学药剂氧化原烟气中的NO，待原烟气中的NO被氧化成NO2等高价态物质后，再进入脱硫塔用碱性吸收剂(如CaO等)进行吸收。优点：(1)臭氧、二氧化氯、双氧水等强氧化剂的强氧化性不仅对NOX具有良好的脱除效果，而且对烟气中的其他有害污染物，比如重金属汞也有一定的去除能力;(2)设备投资低，占地面积小，系统简单;(3)配套半干法脱硫工艺控制脱硝反应过程，使碱性吸收剂反应的产物以固态形式存在，实现了气态污染物的固化处理，不产生二次污染，烟囱排烟无视觉“白烟”和“拖尾”现象。不足之处：(1)NO向NO2及高价态氮的转换效率低，无法达到氮氧化物超低排放小于50mg/m3的硬性要求;(2)该脱硝工艺与在线CEMS中氮氧化物监测方法存在一定冲突，烟气中的NO被氧化为NO2后，监测结果虽然显示达标，但NO2不能确定被完全吸收，存在监管漏洞，造成监控失真;(3)该脱硝工艺的吸收过程是与脱硫过程同时协同，增加了碱性吸收剂的用量和副产物的产生量，脱硝反应生成的含有亚硝酸盐、硝酸盐的混合物质，易溶于水，属于危险废弃物，综合利用难度大;(4)NO2是活性差的弱酸性性气体，在和Ca(OH)2反应过程中转化率较低，即使NO全部转化为NO2，也很难确保NO2被钙质全部吸收;(5)对控制人员技术水平及氧化剂的投加量要求严格，控制不当容易造成烟囱冒“黄烟”现象。

2.B-SNCR脱硝工艺

工艺系统简单，投资低、脱硝效率高；没有液氨或氨水运输、储存等安全问题；脱硝温度范围宽（730～950℃）、效率高、整个过程最终产物只有N2、CO2、H2O，不会造成二次污染；专有脱硝剂呈弱碱性，没有腐蚀，性质稳定，本身具有一定热值，脱硝不损耗热量；采用分布管设多个多口喷射装置，从而达到大范围雾化覆盖，比传统喷枪喷射更加均匀，实现真正的无隙覆盖。通过以上对比可以看出，BSNCR脱硝工艺具有设备简单、运行维护方便、无重大危险源储运风险、更无氨逃逸造成的二次污染等优势，经济可行，可以满足当前及更严的环保标准要求，适合用于梅钢锅炉烟气改造工程。

3.烟气脱硝实验测试中经济效益

脱硝效率的影响因素NH3、NO物质的量比对氮氧化物的还原率影响也是比较明显的，在实际反应过程中当物质的量比大于1时才能达到较理想的NOx还原率，但是过大，虽然有利于NOx还原率增大，但氨逃逸加大会产生负面效应。如催化剂堵塞引起催化剂钝化、监测系统过滤器堵塞、空预器堵塞、电除尘极线积灰和布袋除尘器糊袋、设备腐蚀和空预器堵塞、引起布袋除尘器压差高导致吸风机电流高等等，同时还增加了设备成本及运输费用。实验测试过程中要结合电厂具体情况，熟悉燃烧系统、低氮燃烧器的布置、烟道流场以及SCR反应器等整体系统，建立以锅炉氧量、一二次风配比、风煤比、SCR进出口流场、NOx、氧量、CO、出口氨逃逸等数据为基础，在达到超净排的基础上，构建以脱硝效率、氨逃逸控制为核心的优化系统，对影响因素如锅炉热效率、飞灰含碳量、排烟温度、氮氧化物排放量进行介绍。通过优化运行参数，达到降低氮氧化物的目的，同时满足脱硝效率和SCR系统氨逃逸等参数，实现环保效益和经济效益的统一。

4.废弃催化剂在钢铁冶金流程

将废弃催化剂作为一种含钛物料添加到已有的烧结或球团生产工艺中，制备高炉护炉用含钛炉料的技术设想。该方法既能实现对废弃催化剂资源的直接利用，减少其处理过程带来的二次污染问题，又能为高炉护炉提供优质的含钛原料，可能是实现废弃催化剂在钢铁企业内部无害化、资源化高效利用的有效途径。从烧结工艺出发，本团队研究了废弃催化剂与钒钛磁铁矿混合烧结以及废弃催化剂混合磁铁矿预制粒后与烧结混匀矿复合造块烧结的新工艺，验证了废弃催化剂在冶金流程中资源化利用的可行性。废弃催化剂直接添加到含钒钛磁铁矿的烧结原料体系中，当废弃催化剂加入量少于1.0%时，烧结速度和成品率有所增加，烧结矿产量和转鼓强度略微下降，低温还原粉化率指标影响不大。将废弃催化剂添加到普通烧结原料中开展实验，废弃催化剂添加量小于2.0%时，烧结产质量指标未出现明显变化，且废弃催化剂的主要成分（钒、钨、钛）均保留在烧结矿中，但由于TiO2的引入，造成烧结矿低温还原粉化指标严重降低。分析认为，主要是TiO2的引入形成了钙钛矿相，以及诱导更多次生赤铁矿相出现，造成低温还原粉化指标降低。而通过将废弃催化剂预先制粒后再进行复合造块的方式，可以避免TiO2在烧结原料中过度分散带来的不利影响，从而获得了性能优良的含钛烧结矿。未来的研究可以围绕废弃催化剂中钒、

结束语

我国的SCR烟气脱硝技术虽然已经相对成熟，但对于严格的NOX排放标准，脱硝效率有待进一步提高。加大科研投入，攻克一系列难题，不仅对环境的保护有着极大的促进作用，也对电厂经济效益的提高具有重大意义

参考文献

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