劉少冕，龔德喜，王 翔

（1.北京清新環(huán)境技術(shù)股份有限公司，北京100142;2.北京東方仿真軟件技術(shù)有限公司，北京100101）

焦化廠傳統(tǒng)脫硫脫硝工藝的比較

劉少冕1，龔德喜1，王 翔2

（1.北京清新環(huán)境技術(shù)股份有限公司，北京100142;2.北京東方仿真軟件技術(shù)有限公司，北京100101）

本文對(duì)脫硫脫硝技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)與分析，對(duì)焦化行業(yè)常見(jiàn)的幾種脫硫脫硝技術(shù)進(jìn)行了分析與對(duì)比。提出了脫硫脫硝技術(shù)發(fā)展方向。

脫硫；脫硝;焦化廠

我國(guó)已是世界第一焦炭生產(chǎn)大國(guó)、消耗大國(guó)和出口大國(guó)。根據(jù)2012年實(shí)施的《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 16171-2012），焦化企業(yè)必須在2015年1月1日前達(dá)到新的污染控制水平。新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)現(xiàn)有企業(yè)給出了兩年多的過(guò)渡期，面對(duì)國(guó)家新的污染物排放限值執(zhí)行期的臨近，焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝的治理已經(jīng)提上許多焦化企業(yè)的議事日程。煉焦環(huán)保新標(biāo)準(zhǔn)要求一般地區(qū)焦?fàn)t煙囪SO2排放濃度必須限值為 50mg·m-3，NOx限值為 500mg·m-3；特殊地區(qū)焦?fàn)t煙囪SO2排放濃度限值為30mg·m-3，NOx排放濃度限值為150mg·m-3[1]。

焦?fàn)t煙氣處理的難點(diǎn)在于脫硝。傳統(tǒng)的SCR脫硝技術(shù)適用的溫度范圍在320～420℃，因?yàn)闊煔庵械腟O2會(huì)和NH3進(jìn)行反應(yīng)，溫度過(guò)低就會(huì)結(jié)晶，堵塞脫硝催化劑表面微孔，造成脫硝催化劑中毒。市面上

可見(jiàn)的低溫脫硝技術(shù)所需的溫度也一般都在220℃以上，目前，已知的只有中冶焦耐的低溫SCR脫硝技術(shù)溫度范圍最低可至150℃，但要想保持較高的脫硝效率仍需200℃以上的溫度。因?yàn)槠錅囟炔粔騍CR脫硝技術(shù)所需溫度，而低溫脫硝的世界性難題是SO2中毒難以避免，如果要避免SO2中毒就需要先脫硫，能夠和低溫SCR脫硝技術(shù)相配合的只能是半干法脫硫技術(shù)和干法脫硫技術(shù)。濕法脫硫技術(shù)則完全不能與低溫脫硝技術(shù)配合，因?yàn)闀?huì)使煙氣溫度大幅降低[2]。

1 傳統(tǒng)工藝對(duì)比

對(duì)傳統(tǒng)的脫硫脫硝工藝及其相應(yīng)的技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比，工藝方案如表 1、2[3，4]。

1.1 焦化廠煙氣特點(diǎn)

（1）溫度不高 焦?fàn)t煙道氣的溫度一般在180～320℃之間；

（2）成分復(fù)雜 焦?fàn)t煙道氣中含有大量的有機(jī)氣體，可能會(huì)對(duì)關(guān)鍵成分檢測(cè)造成干擾；

（3）含硫不高 一般含在200～500mg·Nm-3之間，平均約為 450mg·Nm-3；

（4）NOx較高 一般為1800mg·Nm-3左右；

（5）塵含量低 一般為1800mg·Nm-3左右；

部落中的人們驕傲地稱(chēng)自己為云浮族，他們向往天空，并堅(jiān)信自己是天空的子嗣，這一世來(lái)到大地，只是靈魂修行的一部分，待到死去的那一天，他們的氣息將化為風(fēng)，肉體將歸為云，靈魂將生出雙翅，翱翔于天，永世長(zhǎng)存。

（6）煙囪需要熱備 處于安全的需要，焦化行業(yè)需要煙囪要進(jìn)行熱備，熱備溫度一般為130℃，甚至更高。

表1 脫硫工藝方案對(duì)比表Tab.1 Comparison of desulfurization process

表2 脫硝工藝方案對(duì)比表Tab.2 Comparison of denitrification process

1.2 國(guó)內(nèi)焦化煙氣脫硫脫硝技術(shù)對(duì)比

通過(guò)調(diào)研，統(tǒng)計(jì)了國(guó)內(nèi)一部分針對(duì)焦化行業(yè)煙氣脫硫脫硝的技術(shù)。包含了企業(yè)的工藝路線(xiàn)及相應(yīng)采用相應(yīng)技術(shù)的環(huán)保企業(yè)，并簡(jiǎn)單的對(duì)技術(shù)進(jìn)行了說(shuō)明。具體內(nèi)容見(jiàn)表3。

表3 國(guó)內(nèi)焦化煙氣脫硫脫硝技術(shù)對(duì)比Tab.3 Comparison of domestic coking flue gas desulfurization and denitrification technology process

2 焦化行業(yè)常見(jiàn)的幾種脫硫脫硝技術(shù)

在能夠達(dá)標(biāo)排放的前提下，并充分考慮煙囪熱備的因素，總結(jié)出幾種用于焦化行業(yè)煙氣處理的組合技術(shù)。

2.1 升溫+SCR脫硝+（余熱回收）+濕法脫硫+濕式電除塵+加熱空氣設(shè)備

圖1 （a）升溫+SCR脫硝+（余熱回收）+濕法脫硫+濕式電除塵+加熱空氣設(shè)備，（b）SCR脫硝+半干法脫硫+布袋除塵+（升溫?zé)醾洌〧ig.1 Warming up+SCR denitrification+（Waste heat recovery）+wet desulfurization+wet ESP+Heating air equipment（a）,SCR denitrification+Semi-dry method desulfurization+Bag Duty Filter+Heating up hot standby（b）

如圖1（a），此類(lèi)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)成熟，脫硫脫硝工程造價(jià)低。缺點(diǎn)要是能耗高、副產(chǎn)物價(jià)值低、有二次污染。造成能耗高的原因是煙氣本身的熱能在濕法脫硫過(guò)程中被大量浪費(fèi)，進(jìn)煙囪前還需要加熱回來(lái)，所以能耗很高。另外，由于脫硝是在SCR技術(shù)使用范圍的下限運(yùn)行，如果NOx本身較高，又需要按特別排放限制值控制，脫硝效率很難達(dá)到。而濕法脫硫的脫硫產(chǎn)物可能形成二次污染，脫硫后煙氣排放液有形成白煙污染的風(fēng)險(xiǎn)。

此類(lèi)技術(shù)是目前應(yīng)用較多的技術(shù)之一，由于技術(shù)成熟，用戶(hù)使用起來(lái)操作風(fēng)險(xiǎn)較低。此類(lèi)技術(shù)雖然一次性投資較低，但綜合運(yùn)行成本較高，長(zhǎng)期運(yùn)行對(duì)企業(yè)成本控制十分不利。其中僅煙氣加熱和空氣熱備的能源消耗成本就十分高昂。

如圖1（b），此類(lèi)技術(shù)較為成熟，但半干法脫硫技術(shù)的成熟度略低于濕法脫硫技術(shù)。該技術(shù)相比濕法脫硫技術(shù)。該技術(shù)相比濕法脫硫技術(shù)對(duì)煙氣本身的熱能浪費(fèi)要少了許多，可以滿(mǎn)足130℃的煙囪熱備要求。此外還帶來(lái)了另一種風(fēng)險(xiǎn)：顆粒物。本來(lái)焦?fàn)t煙氣中顆粒物含量很低，一般都是可以達(dá)標(biāo)的。但半干法脫硫技術(shù)會(huì)在脫硫后使顆粒物大幅度上升，如果后面的除塵設(shè)備不過(guò)關(guān)的話(huà)，最終排放時(shí)顆粒物很有可能超標(biāo)。

此類(lèi)技術(shù)目前也在大量應(yīng)用，但相比而言，此類(lèi)技術(shù)的操作難度較大，特別是旋轉(zhuǎn)噴霧對(duì)操作要求很高，處理不當(dāng)容易發(fā)生高濃度顆粒物的排放事故，雖然不會(huì)造成污水等二次污染，但脫硫產(chǎn)物也需另行處理，同時(shí)能耗也不低。此類(lèi)技術(shù)的一次性投資要高于第一類(lèi)技術(shù)，但如果操作管理過(guò)關(guān)，綜合運(yùn)行成本會(huì)比第一類(lèi)技術(shù)有很大降幅。

2.3 半干法脫硫+布袋除塵+升溫+低溫SCR脫硝

圖2 （a）半干法脫硫+布袋除塵+升溫+低溫SCR脫硝，（b）干法脫硫脫硝一體化技術(shù)Fig.2 Semi-dry method desulfurization+Bag Duty Filter+Heating up+LT-SCR denitrification（a）,Integrated of dry method desulfurization and desulfurization technology（b）

圖2 （a），是目前較為先進(jìn)的技術(shù)之一，相對(duì)來(lái)說(shuō)煙氣中的能源利用最高，最終排放溫度也很高，完全滿(mǎn)足煙囪熱備的要求。但半干法脫硫技術(shù)造成的溫度損失和顆粒物增加的風(fēng)險(xiǎn)并未得到改善，裝置操作難度很高，運(yùn)行穩(wěn)定性有待考證。特別是由于低溫脫硝的應(yīng)用，工程一次性投資要遠(yuǎn)高于第一類(lèi)技術(shù)。

2.4 干法脫硫脫硝一體化技術(shù)

圖2（b），和第一類(lèi)技術(shù)一樣，最大的問(wèn)題是煙氣中熱量的浪費(fèi)嚴(yán)重，脫硫脫硝都有副產(chǎn)物需要處理，有白煙污染風(fēng)險(xiǎn)，且無(wú)法滿(mǎn)足煙囪熱備的要求，綜合運(yùn)用成本較高。

2.5 活性炭技術(shù)為代表的干法脫硫脫硝一體化技術(shù)

圖3 活性炭技術(shù)為代表的干法脫硫脫硝一體化技術(shù)Fig.3 Integrated of AC for dry method desulfurization and desulfurization technology

圖3 ，以活性炭技術(shù)為代表的干法脫硫脫硝一體化技術(shù)應(yīng)該是對(duì)煙氣中的熱能利用最多的技術(shù)，因此綜合運(yùn)行成本可能最低的。此類(lèi)技術(shù)既不會(huì)浪費(fèi)煙氣中的熱能，也不會(huì)出現(xiàn)顆粒物增加的風(fēng)險(xiǎn)，還能滿(mǎn)足煙囪熱備的要求。但活性焦技術(shù)一次性投資較高，脫硫時(shí)再生所需能耗也較高，脫硝的效率有限，有些要求高的項(xiàng)目不一定能達(dá)標(biāo)。另外脫硫產(chǎn)生的高濃度SO2氣體也需要有合適的渠道處理。

3 總結(jié)

燃煤電廠普遍采用的工藝路線(xiàn)是高溫脫硝-余熱回收-濕法脫硫-濕電除塵的工藝路線(xiàn)，并不適合焦化行業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際。轉(zhuǎn)變思路，將脫硫工藝放在前面，首先確立了干法脫硫-低溫脫硝-余熱回收的工藝路線(xiàn)。與傳統(tǒng)方法相比，這個(gè)工藝路線(xiàn)具有多方面的優(yōu)勢(shì)：（1）干法脫硫基本不存在溫降，而且脫硝對(duì)溫度有要求，這樣就能夠盡可能多地回收余熱，余熱回收后煙氣直接排入原煙囪，因此熱備不需要再單獨(dú)加換熱器；（2）如果低溫脫硝過(guò)程中存在SO2，脫硝催化劑會(huì)受到很大影響，先脫硫，后脫硝，就基本排除了二氧化硫?qū)γ撓醯挠绊?，有利于減少脫硝催化劑填裝量，延長(zhǎng)脫硝催化劑壽命，脫硝后生成氮?dú)夂退粫?huì)對(duì)大氣環(huán)境產(chǎn)生不利的影響。在燃煤電廠的干法脫硫、垃圾發(fā)電的低溫脫硝技術(shù)的基礎(chǔ)上，共同開(kāi)發(fā)了先脫硫后脫硝再進(jìn)行余熱回收的系統(tǒng)工藝。這樣的設(shè)計(jì)思路不但實(shí)現(xiàn)了煙氣凈化，有效利用了煙氣余熱，同時(shí)還解決了鍋爐腐蝕、煙囪熱備等一系列工程難題。

［1］ 明成利.應(yīng)用于焦?fàn)t煙道廢氣治理的工藝方法［J］.上海化工,2016,41（9）：29-31.

［2］ 劉永民.焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝凈化技術(shù)與與工藝探討［J］.河南冶金,2016,24（4）:17-29.

［3］ 蔣文舉.煙氣脫硫脫硝技術(shù)手冊(cè)［M］.化學(xué)工業(yè)出版社，2012.

［4］張雨桐.焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝工藝探討［J］.化工管理,2016,（35）:273-274.

Comparison of the process of desulfurizing and denurization of coking plant

LIU Shao-mian1,GONG De-xi1,WANG Xiang2
（1.Beijing SPC Environment Protection Tech Co.,Ltd.,Beijing 100142,China;2.Beijing East Simulation Software Tech Co.,Ltd.,Beijing 100101,China）

This paper summarizes and analyzes the technique of desulfurization and denitration,and analyzes and compares some of the techniques that are common in the coking industry.The development direction of desulfurization technology was given.

desulfurization;denitration;coking plant

X701.3

A

10.16247/j.cnki.23-1171/tq.20171079

2017-06-20

劉少冕（1987-），男，黑龍江人，助理工程師，2014年畢業(yè)于齊齊哈爾大學(xué)工業(yè)催化專(zhuān)業(yè)，碩士研究生，研究方向：工業(yè)催化。