焦炉烟道尾气的净化实践

王玉伟，曹 文，刘文斌，杨光丽，左海波，贺志国

(1.河南省安阳市安阳钢铁股份公司 焦化厂，河南 安阳 455004； 2.河南省安阳市安阳钢铁股份公司 炼铁厂，河南 安阳 455004)

焦炉烟道尾气的净化实践

王玉伟1，曹 文1，刘文斌1，杨光丽1，左海波1，贺志国2

(1.河南省安阳市安阳钢铁股份公司 焦化厂，河南 安阳 455004； 2.河南省安阳市安阳钢铁股份公司 炼铁厂，河南 安阳 455004)

焦炉炼焦过程中因煤气在燃烧室中燃烧获得热量，废气由烟道经烟囱未经处理直接外排，如何降低尾气中SO2展开工艺研究，经过实验室研究和工业试验论证工作，并对前期的试验进行了全面工业运行，经过一年多的在线运行，在线SO2排放基本控制在50 mg/标准m3以下，促进可持续发展，其技术在环境环保中具有借鉴意义。

焦炉；环保；工业试验

1 现状分析

焦化厂炼焦是利用焦炉或者高炉煤气燃烧作为热源，然后产生的废弃通过斜道、蓄热室、小烟道、烟道，最终通过烟囱排向大气。煤气燃烧后产生的废气中含有大量的硫化物和氮氧化物以及粉尘(表1)，这样排入空气中势必会对空气产生严重的污染。

表1 安钢三炼焦烟道尾气参数

现如今国家对环境质量要求日益严格，在全社会对环境问题的倍加关注，这使得各行业原有的污染物排放标准过于宽泛等问题逐渐显现，大气污染已严重超出了环境所能负担的极限，环保形势的越来越严峻，绿色生产对焦炉的要求也越来越高。对焦炉烟道尾气的净化回收也变得迫在眉睫。

针对此种情况，本方案利用碳基催化剂对烟道尾气进行脱硫脱硝及除尘处理，达到净化烟气，环境保护的效果，三炼焦在7～8月开始跟踪试验，并取得关键数据为以后指导生产。

2 脱硫脱硝的工作原理

2.1 吸附阶段

炭基催化吸附法脱硫脱销是一个化学吸附和物理吸附同时存在的过程，首先发生的是物理吸附。从烟道过来的约300℃的烟气首先经过除尘余热回收，在经过冷却器将温度冷却至150℃左右后，经风机进入吸附塔，在进入吸附塔之前，进行加氨操作。然后在吸附塔内，有水和氧气存在的条件下将吸附到炭基催化剂表面的 SO2催化氧化为H2SO4。吸附于炭基催化剂表面的硫酸浓度取决于烟气的温度和烟气中水分的含量。在炭基催化剂的催化作用下NH3与烟气中的NOX。反应生成N2。

其脱硫机理为：

①物理吸附

SO2→ SO2*、O2→ O2*、H2O → H2O*

②化学吸附

A、SO2*+ 1/2O2*→ SO3*

SO3*+ nH2O*→ H2SO4*(n-1)H2O

＊：为炭基催化吸附剂细孔内的吸附状态。

n：根据废气中的水分，SO2浓度，废气温度的不同有所变化，但在通常的温度下(100～150℃)可认为是2。

B、为促进脱硝反应以及维持炭基催化吸附剂的活性，需要进行加氨，如以下的化学反应。是否作为NH4HSO4*或(NH4)2SO4*被吸附，由NH3与SO2的浓度比所决定。

H2SO4*+ NH3→ NH4HSO4*

NH4HSO4*+ NH3→ (NH4)2SO4*

其脱硝机理：

①SCR反应

炭基催化吸附剂有通常的Ti-V系(350～400℃)金属触媒同样的作用，如下式所示NO被还原为N2(图2)。

图2 SCR反映示意图

NO + NH3+ 1/4O2→ N2+ 3/2H2O

②Non-SCR反应

如上关于脱硫的说明，提供的NH3与被炭基催化吸附剂吸附的SO2反应，生成酸性硫氨或者硫氨，称之为碱性化合物或者还原性物质，表示为下式的C…Red。炭基催化吸附剂在再生后，在含有该碱性化合物的状态下循环至吸附反应塔，与废气中的NO直接反应还原生成N2。该反应为炭基催化吸附剂特有的脱硝反应，称为Non-SCR反应。

NO + C…Red → N2

2.2 再生阶段

净化后的烟气由烟囱排出，完成吸附任务的饱和炭基催化剂则由吸附塔下部的链式刮板机送入解析塔顶端，进入再生阶段。解析塔分为上下两部分，上部分为加热阶段，下部为冷却阶段。饱和炭基催化剂被送往再生器顶部的加热阶段，在热风炉的加热作用下被加热到400℃，H2SO4受热分解，并且在N2的鼓吹作用下，SO2气体被解析出来，经过后续的硫回收工艺回收成单质S。解析后的碳基催化剂继续向下运动进入冷却阶段，在此阶段中被冷却到150℃左右，完成再生过程，又经过链式刮板机传送，重新进入吸附塔顶端，循环使用。

其再生机理为：

①硫酸的受热分解：

H2SO·H2O→SO3+2H2O

SO3+1/2C→SO2+1/2CO2

合并后：

H2SO·H2O+1/2C→SO3+2H2O+1/2CO2

②酸性硫铵的分解：

NH4HSO4→SO3+NH3+H2O

SO3+2/3NH3→SO2+H2O+1/3N2

合并后：

NH4HSO4→SO2+2H2O+1/3N2+1/3NH3

③碱性化合物(还原性物质)的生成：

-C‥+NH3= -C‥NH+H2O

3 试验测试

2014年3月，以安钢焦化厂三炼焦车间烟道尾气为实验对象，通过搭建设备平台进行实验，见图3。

图3 实验平台现场

3.1 SO2脱除效果

实验数据如表2所示。

表2 SO2检测数据

图4 SO2进出口浓度曲线

数据显示，SO2的出口排放浓度被降低至43 mg/m3，达到了国家规定的排放标准，其脱硫效果达到了88%～94% 。

3.2 氮氧化物脱除效果

实验数据如表3所示。

表3 氮氧化物监测数据

图5 氮氧化物进出口曲线

数据显示：氮氧化物出口浓度被降低至116 mg/m3，达到国家规定的排放标准。其脱除效率达到了70%。

4 结论

(1)该方法投资少、运行成本低，是无害化和硫资源化的烟气脱硫脱硝一体化技术。

(2)可以实现联合脱除SO2、NOx和粉尘的一体化。SO2脱除率可达到93%以上，NOx的脱除率可达到40%以上，同时吸收塔出口烟气粉尘含量≦20mg/m3。

(3)能除去湿法难以除去的SO3，SO3的脱除率达到100%。

(4)无需工艺用水和废水处理，适用于我国水资源缺乏地区应用。

(5)按设计，实施烟气脱硫脱硝后，150000 Nm3/h烟气处理每年可减少SO2排放873 t，减少NOx排放374 t，粉尘排放减少187 t。可以实现减少污染物排放的目标，有利于环境的全面改善，同时可以降低排污费的支付，在取得巨大环境效益的同时，产生了经济效益。

(本文文献格式：王玉伟，曹 文，刘文斌，等.焦炉烟道尾气的净化实践[J].山东化工,2017,46(7):200-202,204.)

Purification of Flue Gas from Coke Oven

WangYuwei1,CaoWen1,LiuWenbin1,YangGuangli1,ZuoHaibo1,HeZhiguo2

(1.Anyang City, Henan Province, Anyang Iron and Steel Corporation Coking Plant,Anyang 455004,China; 2.Anyang city of Henan Province Anyang Iron Steel Co.,Ltd.,Anyang 455004,China)

The gas combustion in the combustion chamber to obtain heat due to coke oven coking process,waste gas by flue chimney by direct discharge of untreated,how to reduce the exhaust of SO2expansion process research,through laboratory research and industrial experiment demonstration,and preliminary tests conducted a comprehensive industrial operation,through online running more than a year,online the basic SO2emission control in the following 50 mg/ cubic meter standard,to promote sustainable development,the technology is of great significance in environmental protection.

coke oven; environmental protection; industrial test

2017-02-27

王玉伟(1981—)，女，河南浚县人，本科，研究方向：煤化工。

X784

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1008-021X(2017)07-0200-03