浅析焦炉烟气脱硫脱硝技术及其发展现状

郑元飘?李彬芳

摘 要 近年来，随着我国经济的飞速发展，国家对煤炭的需求越来越大，而我国工业生产中，煤炭焦化用煤量排在第二位，年耗原煤约10亿t，占全国煤炭消耗总量的1/3左右。燃煤烟气中的SO2和NOx是造成酸雨、光化学烟雾和雾霾等环境污染的元凶，不仅破坏了生态环境，也严重侵害了我们的身体健康。大部分煤电企业SO2和NOx的排放已达标准，但是焦化领域发展相对粗放，多数焦化企业烟气排放尚未达到标准要求，还存在一定的差距。《炼焦化学工业污染物排放标准》的颁布实施排放标准要求焦炉烟气经除尘后烟囱排放废气NOx质量浓度≤150mg/m3、SO2质量浓度≤20mg/m3、烟尘质量浓度≤10mg/m3，在役焦炉装置必须采取有效脱硫脱硝技术措施，以使烟气达到排放标准。因此，焦炉烟气的脱硫脱硝技术成为了整个焦化行业重点关注的技术。

关键词 焦炉烟气;脱硫脱硝技术;发展现状

引言

《炼焦化学工业污染物排放标准》（GB16171—2012）对焦炉烟囱污染物的排放浓度限值提出了更严格的要求：SO2≤50mg/m3，NOx≤500mg/m3;执行特别排放限值的地区要求SO2≤30mg/m3，NOx≤150mg/m3。因此国内炼焦行业实施烟气末端治理以满足日益严格的环保要求。尽管电厂的脱硫脱硝技术比较成熟，但由于焦炉烟气的特殊性，不能完全将电厂的脱硫脱硝技术直接用于焦炉烟气的治理。焦炉烟气由于煤质不同，SO2、NOx的浓度变化范围广且浓度高，随着焦炉换向操作，烟气成分呈现大幅波动，同时焦炉烟气的温度较低，一般在180～300℃，多数在200～230℃。由于焦炉炉体存在窜漏，焦炉烟气含有硫化氢、一氧化碳、甲烷、焦油等多种污染物，与电厂废气相比成分复杂。本文介绍了目前运行的焦炉烟气脱硫脱硝技术，同时提出技术中存在的问题，对焦炉烟气脱硫脱硝技术开发具有一定的指导意义。

1焦化行业SO2及NOx排放现状

据统计，2015年全国SO2排放总量为1859.1万t、NOx排放总量为1851.8万t。煤炭焦化是工业用煤领域主要污染源之一，焦炉烟气是焦化企业中最主要的废气污染源，约60%的SO2及90%的NOx来源于此。焦炉烟气中SO2浓度与燃料种类、燃料中硫元素形态、燃料氧含量、焦炉炭化室串漏程度等密切相关;NOx浓度则与燃烧温度、空气过剩系数、燃料气在高温火焰区停留时间等密切相关。以焦炉煤气为主要燃料的工艺，其烟气中的SO2直接排放浓度为160mg/m3左右、NOx直接排放浓度为600～900mg/m3（最高时可达1000mg/m3以上）;以高炉煤气等低热值煤气（或混合煤气）为主要燃料的工艺，其烟气中的SO2直接排放浓度为40～150mg/m3、NOx直接排放浓度为300～600mg/m3。可见，无论以焦炉煤气或高炉煤气为主要燃料的工艺，如未经治理，其烟气中的SO2和NOx浓度均难以稳定达到标准限值排放要求。随着国家对环境保护的日益重视，我国焦化领域烟气达标排放势在必行。2017年起，《排污许可证申请与核发技术规范-炼焦化学工业》将首次执行，该规范对焦化行业污染物排放提出了更高要求。如前所述，焦炉烟气中SO2和NOx达标排放的主要技术手段为末端脱硫脱硝治理，故本文将对比分析我国焦炉烟气现行脱硫脱硝技术工艺原理、硫硝脱除效率及各自技术优缺点，总结国内焦炉烟气脱硫脱硝技术应用存在的共性问题，以期为我国焦化行业脱硫脱硝技术的选择与优化提供参考[1]。

2焦炉烟气脱硫脱硝技术

2.1 低温SCR脱硝

与火电厂烟气相比，焦炉烟气温度相对较低，一般为170～280℃;针对该特性，我国相关机构开发出低温SCR焦炉烟气脱硝技术，该技术的脱硝效率可达70%以上。低温SCR焦炉烟气脱硝工艺是在一定温度的烟气中喷入氨或尿素等还原剂，混有还原剂的烟气流经专有催化剂反应器，在催化剂作用下，还原剂与烟气中的NOx发生还原反应而生成氮气和水，从而达到脱硝的效果。低温SCR烟气脱硝技术是目前焦炉烟气脱硝技术中相对成熟和可靠的工艺，脱硝效率较高且易于控制，运行安全可靠，不会对大气造成二次污染;催化剂是制约低温SCR脱硝技术发展的核心问题，降低催化剂进口依赖程度、防止催化剂中毒、解决废弃催化剂所产生的二次污染问题是低温SCR焦炉烟气脱硝技术应努力攻关的方向。

2.2 半干法SDA脱硫+低温SCR脱硝技术

此技术为中冶焦耐院和宝钢节能开发的烟气脱硫脱硝工艺，2014年在河北达丰焦化完成工业试验后，2015年11月在湛江投产了国内第一套脱硫脱硝一体化工艺装备。主要技术特点在于旋转喷雾半干法脱硫，用Na2CO3制浆后喷雾脱硫，相比湿法脱硫烟气50～60℃温降，半干法烟气温降只有20～30℃，可减少助燃费用，有利于余热的回收。工艺流程：烟气先脱硫-脱硝-再余热回收。该工艺在国内湛江、贵州黔桂、唐山中润等投产运行多套，烟气均能实现达标排放，该工艺是目前国内脱硫脱硝主流工艺之一，但工艺也存在投资较大、占地面积大、运行费用较高的不足，需要不断的改进完善。

2.3 液态催化氧化法脱硫脱硝技术

液态催化氧化法（LCO）脱硫脱硝技术是指氧化剂在有机催化剂的作用下，将烟气中的SO2和NOx持续氧化成硫酸和硝酸，随后与加入的堿性物质（如氨水等）发生反应而快速生成硫酸铵和硝酸铵。焦炉烟气液态催化氧化法SO2、NOx脱除效率可分别达到90%及70%以上。硫硝脱除效率高、不产生二次污染、烟温适应范围广等优势使焦炉烟气液态催化氧化法脱硫脱硝技术具有较好的推广前景;但硫酸铵产品纯度、液氨的安全保障、有机催化剂损失控制、设备腐蚀等问题仍是液态催化氧化脱硫脱硝技术亟须解决的难点

3结束语

工业生产要想在最大程度降低对生态环境危害的基础上，得到进一步发展，就需要加强先进技术的应用。焦炉烟气中的SO2、NOx等污染物是造成大气污染的所在，为了使这些污染物得到净化，需要加强脱硫脱硝技术的应用，本文介绍的三种技术都有各自优势和缺点，需要根据实际情况，选择应用。

参考文献

[1] 丰恒夫.焦炉烟道废气治理的技术途径[C].2015焦化行业节能减排及干熄焦技术交流会.2015焦化行业节能减排及干熄焦技术交流会论文集.河北宣化：河北省焦化行业协会，2016：53-54.