焦炉烟气脱硫脱硝净化技术与工艺探讨

夏应德 贵州黔桂天能焦化有限责任公司

1 引言

根据国家规定，将NOx的排放纳入至总量控制因子中，并且规定焦炉烟气中，二氧化硫的浓度必须控制在50mg/Nm3以内，同时，氮氧化物浓度必须控制在500mg/Nm3以内，然后才能够排入大气环境中。现如今，越来越多焦化企业逐渐意识到加强环境保护的重要性，并加强烟气治理，确保符合国家排放标准。因此，对焦炉烟气脱硫脱硝净化工艺进行详细探究具有十分重要的现实意义。

2 燃煤锅炉排放的烟气组成及其危害

煤炭是十分重要的能源种类，属于不可再生自然资源，随着工业的快速发展，煤炭需求量逐渐增多。煤炭是由很多元素所组成的，包括碳、氧、硫等等。在煤炭燃烧过程中，主要有两种燃烧模式，即完全燃烧和不完全燃烧，其中，在煤炭完全燃烧过程中，会产生大量的CO2和少量的CO以及SO2，而在煤炭的不燃烧过程中，则会产生大量的CO以及少量的CO2和SO2。为了减少煤炭燃烧过程中SO2的产量，可以在煤炭燃烧锅炉中加入一定量的能够吸收氮和硫的矿物质。对于煤炭燃烧过程中所产生的烟气，如果直接将其排放入大气中，就会造成严重的环境污染问题，甚至会造成酸雨问题，对土地环境造成破坏，因此，在焦炉烟气排放前，必须进行科学治理，尽量减少有害成分。

3 焦炉烟气治理技术

在焦炉生产中，烟气和有害气体是同事存在的，在烟气治理过程中，需要注意清除微粒杂质。通过应用除尘器，可以达到良好的微粒杂质清理效果，常用除尘技术包括静电除尘、机械除尘、布袋除尘等等。其中，静电除尘的原理为静电吸附原理，锅炉管道为高温高压环境，在锅炉管道中，会产生很多粉尘，包括SiO、A12O3等等，在静电场吸附作用的影响下，就会吸附大量的微粒杂质，静电除尘法一般被应用于大中型焦炉中。机械除尘的应用原理为通过旋转运动产生离心力，进而吸附环境中漂流的尘埃，不仅自动化水平高，而且成本低，主要被应用于小型火电厂中。布袋除尘的应用方式为采用无纺布以及针刺毡等材料制作布袋，对微粒杂质进行过滤吸收，除尘率较高，并且应用范围广泛，但是，这一处理技术也有一定的应用缺陷，布袋材料容易受到腐蚀因素、高温因素和水汽因素的影响，因此，其在实际应用中具有一定的局限性。

4 焦炉烟气脱硝净化技术

4.1 选择性催化还原

在焦炉烟气排放中，对于烟气中的氮氧化合物，必须经过净化处理达到一定的标准后再排放入空气中。传统的低氮处理技术具有一定的局限性，很难达到烟气净化标准，对此，可以采用烟气脱硝技术，降低NOx含量。在烟气脱硝技术中，选择性催化还原技术又被称为SCR技术，在该项技术的实际应用中，需要在催化剂条件下进行脱硝处理，常用催化剂种类包括CO、NH3。在催化过程中，能够主动还原焦炉烟气中的NOx，同时还能够促进其转换为N2和水，整个催化过程需要控制在300℃～450℃的高温环境下，这样才能够提升脱硝效率。

4.2 低温SCR技术

在焦炉烟气脱硝技术中，低温SCR技术也较为常见，其应用原理即为SCR的反应原理，在具体的脱硝过程中，在一系列化学反应下，催化剂可以适应低温环境，反应温度控制在120℃～300℃之间。在烟气治理中，低温SCR技术具有选择还原应用优势，其应用效果主要受到以下因素的影响：（1）在低温环境下，催化剂的活性表现，即催化剂所反馈出的状态；（2）在焦炉排放烟气治理中，低温SCR技术的应用效果是否会受到外界环境因素的影响；（3）在低温状态下，烟气脱硝过程中的水蒸气是否会对低温SCR反应过程造成不良影响。

5 焦炉烟气脱硫净化技术

5.1 石灰石-石膏湿法脱硫技术

石灰石-石膏湿法脱硫技术指的是将石灰石浆液作为SO2吸收剂，脱硫完成后，会产生部分石膏，该项技术的应用优势在于石灰石吸收剂的价格比较低廉，并且容易获得，同时，石膏也不会造成二次污染问题，可以将其添加入水泥中作为缓凝剂，因此，再次利用价值比较高。现如今，石灰石-石膏湿法脱硫技术的流派比较多，本文主要介绍德国斯坦米勒石灰石-石膏湿法脱硫装置，在该项装置的应用中，其吸收塔为逆流空塔结构，脱硫效果比较高，在吸收塔中需要布置两级除雾器及浆液喷淋系统，其中，每一层喷淋系统中还需要安装1台再循环泵，除此以外，该装置配有轴流式动叶可调增压风机，在对烟气进行除尘处理后，通过增压风机，还可以将烟气送入至吸收塔中进行洗涤，在此过程中，可以有效脱除烟气中的SO2、SO3等酸性物质。

5.2 石灰石-石膏湿法脱硫技术

5.2.1 SO2、SO3 和 HCl的吸收

将烟气中的SO2和SO3溶解入浆液微滴中，在此过程中，会发生以下化学反应：

需要注意的是，在此过程中，为了促进SO2、SO3的吸收，对于酸性物H2SO4、H2SO3，应该尽快对其进行中和反应。

5.2.2 石灰石浆的反应

对于SO2、SO3、HCl以及石灰石浆微滴，继续将其下落至吸收塔的氧化池中，并产生以下化学反应：

5.2.3 CaSO3 的氧化

向氧化池中加入一定量的氧化剂-空气，即可促进CaSO3发生氧化反应：

在氧化过程中，也会产生石膏结晶，具体的化学反应如下：

6 脱硫脱硝一体化技术

该项技术主要应用了活性焦的吸附和催化特性，在对烟气进行治理后，对于SO2和NOx，可以对其进行回收利用。该项技术的脱硫原理基础是SO2在活性焦表面的吸附和催化作用，在110～180℃的反应温度下，SO2与烟气中氧气、水蒸气发生化学反应，生成硫酸，并且吸附在活性焦空隙中。另外，脱硝原理应用的是活性焦的催化特性，在烟气中加入一定量的NH3,即可促进NO发生选择性催化还原反应，进而生成N2，然后即可将其排放入大气环境中。

7 结语

综上所述，焦炉烟气中含有大量的污染物，不仅会对大气环境造成污染，而且还会危害人们的身体健康。现如今，国家对于焦炉生产环境的要求越来越高，在焦炉烟气排放前，必须进行烟气治理，而烟气治理和脱硫脱硝的技术种类比较多，对此，需要结合实际情况选用相应的技术种类，充分发挥烟气治理技术的应用优势，同时降低技术应用成本，促进焦炉生产环境友好发展。