樊琪(山西焦化集團(tuán)有限公司，山西 臨汾 041606)

0 引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展進(jìn)步，我國(guó)各類生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)都有了顯著的技術(shù)提升和產(chǎn)量提升，但是這也隨之而來(lái)帶來(lái)許多環(huán)境污染問(wèn)題，在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中，煙氣脫硫脫硝技術(shù)的應(yīng)用就會(huì)帶來(lái)一定的硫化物污染排放或氮氧化物污染排放問(wèn)題。近年來(lái)，我國(guó)環(huán)保部門對(duì)于工業(yè)生產(chǎn)有了越發(fā)嚴(yán)格的要求，在此環(huán)境下，本文將探討焦化企業(yè)脫硫脫硝工藝技術(shù)，并進(jìn)行環(huán)保性能分析，來(lái)幫助企業(yè)更好的選擇適宜的生產(chǎn)技術(shù)，來(lái)促進(jìn)環(huán)保目的的實(shí)現(xiàn)

1 焦化企業(yè)煙氣中二氧化硫和氮氧化物的情況概述

1.1 焦化企業(yè)煙氣中二氧化硫和氮氧化物的產(chǎn)生

焦化企業(yè)焦?fàn)t在生產(chǎn)加熱的過(guò)程中，由于會(huì)使用煤氣加熱技術(shù)，焦?fàn)t內(nèi)的炭化室中心溫度會(huì)高達(dá)1000℃。每生產(chǎn)一噸焦炭就要燃燒200多立方米的焦?fàn)t煤氣，由此將產(chǎn)生約1300m3、溫度230-300℃的煙道廢氣。煤氣中的二氧化硫含量一般是取決于裝爐煤含硫量或者是煤氣脫硫的效果，而且與爐體的密封性也有直接的關(guān)聯(lián)。沒(méi)有經(jīng)過(guò)處理的廢氣煤氣中二氧化硫的含量將是凈化后的幾倍，而這就會(huì)導(dǎo)致爐體串漏釋放出大量的二氧化硫煙氣。由于各焦化企業(yè)爐體的結(jié)構(gòu)、用煤的方式和種類以及質(zhì)量各不相同，導(dǎo)致所排放出的煙氣中二氧化硫的成分含量也各不相同。原有的生產(chǎn)技術(shù)中，焦?fàn)t多采用焦?fàn)t煤氣加熱方式，煙氣中的二氧化硫含量將在約200mg/m3以上，高的時(shí)候甚至能達(dá)到300mg/m3，所以必須使用煙氣脫硫裝置才能夠保證煙氣達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。

此外，煙氣中還會(huì)含有氮氧化物，其中主要是一氧化氮，氮氧化物的生成分分為熱力型、燃料型和快速型。絕大部分的氮氧化物都是由熱力型而產(chǎn)生的，即在空氣中的氮?dú)庠跍囟冗_(dá)到一些400℃以上時(shí)，便會(huì)發(fā)生氧化反應(yīng)，生成氮氧化物；燃料型是煤氣中所含有氮的成分，比如氨、喹啉等通過(guò)燃燒而生成；快速型是指煤氣中所含有的碳?xì)浠衔锝?jīng)過(guò)燃燒會(huì)分解出氰化碳或二氰化碳等物質(zhì)會(huì)與空氣中的氮?dú)獍l(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成氮氧化物。如果焦?fàn)t采用的是一段加熱的方式，燃?xì)馐覂?nèi)就很容易出現(xiàn)局部迅速高溫，從而產(chǎn)生熱力型的氮氧化物，尤其是焦?fàn)t煤氣的燃燒方式，主要燃燒成分是氫氣，氫氣燃點(diǎn)極低，并且燃燒速度快，火焰的中心溫度可以高達(dá)兩千攝氏度，所以用焦?fàn)t煤氣加熱時(shí)，煙氣中的氮氧化物成分含量會(huì)高達(dá)1000mg/m3以上，傳統(tǒng)工藝往往需要使用煙氣脫硝裝置，才能夠保證排放達(dá)標(biāo)。

1.2 焦化企業(yè)煙氣中脫硫脫硝的要求及原則

相較于燃煤鍋爐或燒結(jié)機(jī)等，焦?fàn)t的煙氣雖然排放量較小，但是成分極其復(fù)雜，往往含有二氧化硫、氮氧化物等多種污染物質(zhì)，處理的難度也非常大，煙氣中的成分參數(shù)會(huì)隨著熱煤氣的煙氣量和溫度的變化而有巨大的波動(dòng)，與此同時(shí)，污染物的濃度也會(huì)隨著生產(chǎn)程度的變化而產(chǎn)生波動(dòng)。就是要我們?cè)谠O(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)根據(jù)不同的生產(chǎn)情況來(lái)進(jìn)行余量設(shè)計(jì)，充分保證排煙量能夠達(dá)標(biāo)。焦?fàn)t煙氣的脫硫脫硝工作：一是，需要具備一定的安全性，煙氣排放的負(fù)壓應(yīng)在300帕以上，反之就會(huì)容易出現(xiàn)安全生產(chǎn)事故，所以，在進(jìn)行煙氣處理設(shè)備新加裝的時(shí)候，外排煙囪的熱備狀態(tài)，并且確保一旦出現(xiàn)事故能夠進(jìn)行快速的反應(yīng)；二是，脫硫脫硝后，煙氣需要直接經(jīng)過(guò)原煙囪進(jìn)行排放的話，排放在溫度不能低于140℃，負(fù)荷的適應(yīng)性也要更高；三是，由于焦?fàn)t煙氣的參數(shù)以及污染物濃度都會(huì)受到生產(chǎn)情況的影響，所以就要求煙氣凈化設(shè)施必須保持達(dá)標(biāo)的狀態(tài)下進(jìn)行生產(chǎn)。

2 焦化企業(yè)煙氣中源頭二氧化硫和氮氧化物技術(shù)分析

焦?fàn)t煙氣中所含有的二氧化硫和氮氧化物成分，會(huì)與煉焦煤質(zhì)、煤氣凈化技術(shù)、爐體的密封性能、加熱的介質(zhì)、溫度控制等有直接的關(guān)聯(lián)，所以在進(jìn)行煤氣燃燒之前和過(guò)程之中，應(yīng)該采用一些前端控制技術(shù)，從源頭加以抑制，就可以使焦?fàn)t煤氣中的二氧化硫和氮氧化物污染成分得到有效的降低，然后再根據(jù)生產(chǎn)情況的不同，再進(jìn)行后端脫硫脫硝工藝技術(shù)的處理。在源頭中進(jìn)行二氧化硫和氮氧化物的抑制，雖然不能夠達(dá)到完全達(dá)標(biāo)的排放需求，但是可以起到顯著的抑制效果，有利于后端進(jìn)行脫硫脫硝處理工作。所以焦化企業(yè)有必要使用源頭抑制手段，使焦?fàn)t煙氣中的二氧化硫和氮氧化物成分得到有效的控制。具體的方法包括：爐體嚴(yán)密性的控制、使用低硫煤進(jìn)行煉焦的控制，以及研究開發(fā)出更為合理的多段加熱、廢氣循環(huán)等生產(chǎn)方式。

3 國(guó)內(nèi)焦化企業(yè)煙氣脫硫脫硝技術(shù)現(xiàn)狀分析

3.1 低溫SCR脫硝+NH3濕法脫硫技術(shù)

低溫SCR脫硝+NH3濕法脫硫技術(shù)需要先進(jìn)行脫硝處理，然后回收余熱，再脫硫處理。該技術(shù)一般適用于煙氣溫度高于280℃的煙氣脫硫脫硝技術(shù)，當(dāng)煙氣溫度低于280℃時(shí)，還原劑會(huì)與煙氣中的二氧化硫生成硫酸氨。并且溫度越低，生成的速度越快。硫酸會(huì)附著在催化劑表面，降低催化劑的功能發(fā)揮。工藝流程為下圖：

焦?fàn)t煙囪煙氣→過(guò)濾器→燃燒器→ SCR 反應(yīng)器→余熱回收→氨法脫硫→布袋除塵返回?zé)焽?/p>

低溫SCR脫硝+NH3濕法脫硫技術(shù)已經(jīng)在市場(chǎng)上得到了一定的應(yīng)用，脫硫脫硝后的煙氣能夠達(dá)到排放的標(biāo)準(zhǔn)。該技術(shù)的研發(fā)比較早，隨著不斷的使用，也已經(jīng)發(fā)展成熟。脫硫脫硝效率較高、生產(chǎn)過(guò)程安全可靠，但是存在的缺陷是運(yùn)用該技術(shù)投資和占地面積都會(huì)很大，并且需要加設(shè)加熱系統(tǒng)，導(dǎo)致生產(chǎn)成本進(jìn)一步的提高，煙氣的含水量也會(huì)較高，冬季會(huì)排放出白汽，降低環(huán)保視覺效果。

3.2 石灰石—石膏法脫硫

該方法主要采用的石灰石或石灰作為吸收漿液，從而去除煙氣中二氧化硫。 工藝流程如下圖：

石灰石磨細(xì)成粉末狀→水混合制成的吸收漿→煙氣中的二氧化硫在吸收塔內(nèi)與漿液中的碳酸鈣進(jìn)行氧化反應(yīng)→生成硫酸鈣與水的混合物→脫除出煙氣系統(tǒng)。

目前，石灰石—石膏法脫硫法在國(guó)際上應(yīng)用十分廣泛，其所具備的有點(diǎn)也十分顯著：其一，該方法的脫硫技術(shù)源自于電廠脫硫，多年以來(lái)隨著經(jīng)驗(yàn)的積累，技術(shù)已經(jīng)頗為成熟；其二，脫硫法技術(shù)使用中所需要使用的石灰石和石灰等材料來(lái)源廣泛，價(jià)格成本便宜，具有較高的經(jīng)濟(jì)效益；其三，能夠生成優(yōu)秀的副產(chǎn)品石膏，該石膏純度高、質(zhì)量好，可以用來(lái)再次利用，如作為水泥緩凝劑等，從而進(jìn)一步提高經(jīng)濟(jì)效益。

然而，該方法也存在一定的缺陷：設(shè)備投資費(fèi)用偏高，且加工所需要的占地面積大。由于石灰石不溶于水，進(jìn)行脫硫脫硝使用時(shí)，需配置磨漿系統(tǒng)，將石灰石進(jìn)行磨碎才能融水制漿。

3.3 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)于2014年進(jìn)行試驗(yàn)，后于2015年投入生產(chǎn)使用。主要特點(diǎn)是旋轉(zhuǎn)噴霧半干法脫硫，利用碳酸鈉制漿后，形成噴霧進(jìn)行脫硫工藝。相較于濕法脫硫，能夠降低煙氣60℃，半干法煙氣將在20到30℃即可實(shí)現(xiàn)脫硫工藝，所以可以減少助燃的費(fèi)用，具體工藝流程如圖1所示。

半干法SDA脫硫+低溫SCR脫硝技術(shù)已經(jīng)成為我國(guó)脫硫脫硝重要工藝之一，但存在的缺陷仍然是投資較大，占地面積很大，運(yùn)行的費(fèi)用較高，需要得到進(jìn)一步的設(shè)計(jì)升級(jí)。

圖1 SCR脫硝原理圖

3.4 干法SDS脫硫+低溫SCR脫硝技術(shù)

干法SDS脫硫+低溫SCR脫硝技術(shù)是引進(jìn)比利時(shí)的技術(shù)所獲得的。具體的工藝流程如表1所示。

煙氣先脫硫→再低溫SCR脫硝→余熱回收。工藝的主要特點(diǎn)表現(xiàn)在取消了脫硫塔的設(shè)施，碳酸氫鈉進(jìn)行磨粉噴入煙氣管道中，可以完成煙氣的脫硫工作。由于采用的是干粉脫硫劑，溫度保持在5℃左右就可以實(shí)現(xiàn)功能，所以不需要使用助燃裝置。取消了脫硫塔等設(shè)施建設(shè)，能夠減少投資和占地面積，在我國(guó)也得到了行業(yè)內(nèi)的廣泛青睞，已經(jīng)成為焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝先進(jìn)技術(shù)的重要研究方向之一。

表1 脫硫工藝比較

4 結(jié)語(yǔ)

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，現(xiàn)在對(duì)于二氧化硫和氮氧化物的污染治理已經(jīng)迫在眉睫，由于現(xiàn)在脫硫脫硝的費(fèi)用較高，許多企業(yè)難以承受，所以我們必須加大運(yùn)用煙氣脫硫脫硝技術(shù)的研發(fā)和升級(jí)，積極學(xué)習(xí)國(guó)際上先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)，并結(jié)合我國(guó)的生產(chǎn)國(guó)情，針對(duì)不同的技術(shù)生產(chǎn)所存在的不足和缺陷進(jìn)行問(wèn)題的解決和技術(shù)的升級(jí)。本文以上所闡述的幾種方法，只是行業(yè)內(nèi)常用的幾種技術(shù)而已，在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中，仍然存在諸多的技術(shù)，業(yè)界人士可以通過(guò)不斷的考察和調(diào)查研究來(lái)進(jìn)一步地了解我國(guó)關(guān)于脫硫脫硝生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀。通過(guò)加強(qiáng)交流等方式來(lái)共同促進(jìn)工業(yè)生產(chǎn)中環(huán)境污染的治理水平，使我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)能夠?qū)崿F(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。