焦炉烟道气脱硫脱硝工艺的选择

＊索小丽

（河北峰煤焦化有限公司 邯郸 056202）

焦炉烟道气脱硫脱硝工艺的选择

＊索小丽

（河北峰煤焦化有限公司 邯郸 056202）

近些年来，国内大气环境逐渐恶化，雾霾围城，国家和地方相继出台环保政策应对污染天气的变化。焦炉煤气在燃烧过程中会产生SO2和NOx，这些SO2和NOx是PM2.5颗粒物的重要组成成份，也是形成酸雨、雾霾等的主要原因，必须采取措施加以控制。本文通过几种常用的烟气脱硫脱硝工艺的比较，选择出一种适合峰煤焦化公司的工艺路线。

焦炉烟道气；旋转喷雾；半干法脱硫；低温脱硝

前言

近年来，由于环境的日益恶化，雾霾的加剧，严重影响人民的日常生活，国家环保部和国家质检总局联合发布了新的炼焦环保标准，对炼焦污染物的排放值，特别是二氧化硫和氮氧化物做了更加严格的要求。而国内焦炉烟气脱硫脱硝行业尚处于起步阶段，面对国家环保政策的压力，必须加快研发进程。

方案选择

1.峰煤焦化公司概况

峰煤焦化公司现有焦炉6座，其中2座4.3m捣固焦炉，4座6.98m顶装焦炉，焦炭年产能250万吨。烟道气指标经检测，均未达到国家标准要求，必须进行治理。

2.脱硫脱硝方案比较

目前国内主流的焦炉烟道气脱硫脱硝工艺主要为三种，即：

工艺1：SDA半干法脱硫+除尘SCR脱硝一体化工艺+烟气回原烟囱

工艺2：SCR脱硝+ SDA半干法脱硫+布袋除尘工艺+烟气回原烟囱

工艺3：SCR脱硝+气气换热器+氨法脱硫+气气换热器+烟气回原烟囱

(1)SDA半干法脱硫+除尘SCR脱硝一体化工艺+烟气回原烟囱。

①工艺流程及原理。焦炉烟气被引风机抽取，首先进入旋转喷雾半干法（SDA法）脱硫塔，烟气从脱硫塔上部烟气分配器进入塔体，烟气中的SO2与塔顶旋转雾化器喷出的雾化状态的Na2CO3溶液充分混合反应，生成Na2SO3、Na2SO4，随烟气一起进入布袋除尘器。烟气中的颗粒物被除尘滤袋过滤，经压缩空气反吹后由输灰系统收集，其中未反应的Na2CO3可循环使用，脱硫除尘后的烟气进入脱硝反应器。NOx在塔内催化剂的作用下，与NH3反应生成N2和H2O。脱硝反应器配有声波吹灰器，定期对催化剂进行吹扫，保证脱硝效率延长催化剂使用寿命。脱硝后的净烟气最终回到焦炉烟囱达标排放。

②工艺优缺点。优点：A.在脱硝之前脱硫除尘，为脱硝催化剂创造低硫低尘条件，有效延长脱硝催化剂的使用寿命。B.旋转喷雾半干法（SDA法）烟气脱硫，脱硫后的烟气温降小，脱硫后烟气温度约降15℃，有效保证低温脱硝的烟气温度在180℃以上。C.旋转喷雾半干法（SDA法）烟气脱硫，在脱除烟气中的SO2同时，还能吸附烟气中焦油、硫醚等有机硫的粘性物质，解决因焦炉窜漏带来的烟气中含有焦油、有机硫等其他组分对脱硝效率及脱硝催化剂寿命的影响。缺点：A.半干法脱硫产生的硫酸钠、亚硫酸钠需处理。B.SDA脱硫的核心设备是旋转雾化器，目前依赖进口，单价为380万元。C.脱硫后的烟气中含有颗粒物，因此脱硫后的烟气需增加布袋除尘器方能使颗粒物达标排放。

(2)SCR脱硝+SDA半干法脱硫+布袋除尘工艺+烟气回原烟囱。

①工艺流程及原理。烟气被引风机抽取首先进入脱硝塔，NOx在塔内催化剂的作用下与NH3反应生成N2和H2O。脱硝反应器配有声波吹灰器，定期对催化剂进行吹扫，保证脱硝效率延长催化剂使用寿命。脱硝后烟气进入SDA脱硫塔，烟气从脱硫塔上部烟气分配器进入塔体，烟气中的SO2与塔顶旋转雾化器喷出的Na2CO3溶液充分混合反应，生成Na2SO3和Na2SO4随烟气一块儿进入布袋除尘器。烟气中的颗粒物被除尘滤袋过滤下来，经压缩空气反吹后由输灰系统收集，其中未反应的Na2CO3可循环使用。净化烟气最终回到焦炉烟囱达标排放。

②工艺优缺点。优点：A.采用先脱硝工艺，有效保证烟气温度，提高脱硝效率。B.脱硝前后温降能够控制在10℃左右，保证烟囱热备，在突然断电或设备故障时，烟囱底部能够保持一定吸力，保障安全生产并最大限度降低对后续余热回收蒸汽产量的影响。C.烟气经过净化后温度能够保证在酸露点以上，解决了烟气对烟囱的酸腐蚀。缺点：A.前置脱硝，烟气SO2浓度高于500mg时，产生硫酸氢铵量较多，附着在催化剂表面，需要较为频繁解析（约4-6个月一次），且影响脱硝效果稳定性。B.半干法脱硫产生的硫酸钠和亚硫酸钠需处理。

3.SCR脱硝+气气换热器+氨法脱硫+气气换热器+烟气回原烟囱

(1)工艺流程及原理

本脱硝方案中的氨源采用20%的氨水，来自界区的氨水经管道过滤器后通过调节阀控制流量后进入氨水蒸发器蒸发为氨气和水蒸汽的混合气，蒸发器所用热源为脱硝进口的原烟气，氨气烟气混合气在氨水蒸发设备内混合为不高于5%NH3的混合气，由喷氨格栅喷入烟道与原烟气混合均匀，混合充分的含氨原烟气进入SCR反应器进行选择性还原反应过程，脱硝反应器配有声波吹灰器，定时对催化剂进行吹扫，保证脱硝效率延长催化剂使用寿命。氨与氮氧化物反应生成氮气和水，反应生成的水和氮气随烟道气进入后续工段。

①工艺优缺点。优点：A.为防止焦炉烟气中焦油，焦尘、无定型炭黑等对催化剂的影响，特在脱硝反应器前设置高温分级过滤器，该设备可有效过滤焦油，焦尘、无定型碳等烟气中的颗粒物，特别防止焦炉串漏时产生大量黑烟时对催化剂的影响。B.采用先脱硝工艺，有效保证烟气温度，提高脱硝效率。C.采用氨法脱硫，化学吸收反应速度快，脱硫效率高，能达到98%以上。生成硫酸铵送入现硫铵工段，不产生多余的固废。缺点：A.氨法脱硫后的烟气温度较低，经气气换热器后烟气温度必须保证在酸露点130℃以上，防止对原烟囱的腐蚀。由于烟囱自身的散热（特别在北方冬季），且湿法脱硫后烟气含湿量大，可能会在烟囱中上部出现酸腐蚀的现象。B.采用先脱硝工艺，催化剂容易中毒，影响使用寿命。C.GGH换热器长期运行，设备易结垢、堵塞影响换热效率，且增加后期维护费用。

4.方案的确定

(1)前脱硫主要是为脱硝创造低硫环境，催化剂具有耐硫性不代表SO2对催化剂毫无影响。在低温SCR脱硝过程中，对SCR催化剂污染最严重的是NH4HSO4。SO2在催化剂的作用下会部分转化为SO3（一般要求转化率＜1%），SO3与氨气在含水的状态下会生成亚硫酸氢铵并极易被氧化为硫酸氢铵，硫酸氢铵在300℃以下分解速率极低，且该物质是非常粘稠且难以清除的物质，会粘附在催化剂表面，严重影响催化效率。

特别是我公司SO2浓度较高，为了减少硫酸氢铵对脱硝催化剂的影响，采用前脱硫工艺。

(2)氨法脱硫适宜的反应温度在80℃左右，而焦炉烟气温度约200～300℃，进脱硫塔前需降温。氨法脱硫后的烟气温度较低约60℃，经气气换热器后烟气温度必须达到200℃以上，以保证后续脱硝效率。这就需要气气换热器的换热面积足够大，而且换热器长期运行，设备易结垢、堵塞影响换热效果，从而影响脱硝效率。氨法脱硫后烟气温度低，即使将烟气加热到酸露点130℃以上，但在北方冬季，由于烟囱自身的散热，烟囱根部与顶部温差在30～50℃之间，也有可能在烟囱中上部出现酸腐蚀的现场，影响安全生产。因此，考虑到脱硫后SCR脱硝工艺对温度的要求及焦炉生产的安全性，脱硫采用半干法，保证烟气温度，保证脱硝效率，从而也能保证烟囱根部温度在150℃以上，保证焦炉安全、稳定生产。

综合以上分析，考虑到焦炉的安全、稳定生产和焦炉烟气脱硫脱硝工艺的稳定性，最终采用工艺路线为SDA半干法脱硫+除尘SCR脱硝一体化工艺+烟气回原烟囱。

结论

随着国家环保政策越来越严格，焦炉烟道气脱硫脱硝治理势在必行，但必须选择一种合适的工艺。经过详细的比选，先脱硫后脱硝的工艺适合我公司焦炉烟道气的特点，能够保证焦炉安全、稳定的生产。

(责任编辑 王恒)

Selection of Desulfurization and Denitration Technology for Coke Oven Flue Gases

Suo Xiaoli
Hebei Feng Coal and Coking Co.,ltd., Handan, 056202

Recently, the domestic atmospheric environment has worsened increasingly and the haze has been surrounding the city, therefore, the national and local departments have introduced the environmental protection policies successively to response to the change of air pollution. In the process of burning, the coke oven gas will produce SO2 and NOx, which is the important composition of PM 2.5 particulate matter and also the main reason for acid rain and haze, therefore, measures must be taken to control it. In this paper, through the comparison of several common-used fuel gas desulfurization and denitration technologies, it has selected out one technology suitable for Hebei Feng Coal and coking Co., ltd.

coke oven fl ue gases；rotary atomizing；semi-dry desulfurization；denitration at low temperature

TQ

A

索小丽（1980～），女，研究生，工程师；研究方向：煤焦化技术。