焦炉烟道废气烟气治理的技术途径

肖英 首钢水钢铁焦事业部

一、治理焦炉内烟道的废气和烟气的技术难度

（一）焦炉烟气温度低

焦炉烟道废气烟气治理在实际应用中存在很多的技术难度，对脱硫脱硝效率和氮氧化物的去除都有较大的影响，而其中对治理技术产生较大难度的即是焦炉烟气温度低的问题。很多焦化企业在生产过程中，焦炉烟道废气的稳定相对较低，一般在200-250℃之间，也存在个别企业的焦炉烟气温度在180-280℃。而热电厂烟气的温度在300-400℃的范围内，运用热电厂烟气治理技术，则在焦炉烟气温度较低的情况下，就会无法保障脱硝工艺催化剂具有较高的活性，脱硝效率难以提高。同时焦炉烟气脱硫脱硝后期温度不能够低于烟气的露点温度即130℃，一旦烟气温度低于露点温度就会严重的影响焦炉的正常生产过程和产品[1]。

（二）焦炉烟气成分复杂

由于焦炉烟道废气烟气的产生较为复杂，所以焦炉烟气中的成分也相对十分复杂，其中包含约70%～80%的氮气、10%～20%的水以及5%～10%的氧气、5%左右的二氧化碳等。所以焦化企业在焦炉烟道废气烟气治理的过程中要充分考虑各项成分的反应生成和产物，避免形成有毒、易爆性气体，不但不会起到良好的治理效果，反而会造成一定的安全隐患。而同时也正是由于焦炉烟气成分较为复杂，氮氧化物的含量差别较大，对焦炉烟道废气烟气治理的技术难度也相对较大。

（三）焦炉烟气二氧化硫副作用

通常情况下独立的焦化企业的焦炉烟道烟气中的二氧化硫值普遍偏高，在180℃-230℃的温度范围内，二氧化硫极易发生反应而转化为硫酸铵，在很大程度上会造成管道堵塞以及设备腐蚀等现象，从而就会使脱硫脱硝的效率有所下降。这种状况即是焦炉烟气二氧化硫的副作用，在一定程度上增加了焦化企业焦炉烟道废气烟气治理的技术难度。

二、焦炉烟道废气烟气治理的技术途径

（一）焦炉烟气的脱硝方法

烟气脱硝的方法有很多种，用于焦炉的烟气脱硝的主要方法是选择性氨法催化还原法（NH3-SCR）法、选择性氨法非还原脱硝法（NH3-SCR）法、再燃煤气法。NH3-SCR法烟气脱硝的反应原理是：在催化剂的作用下，向温度在280℃-420℃的烟气中喷入氨气，将氮氧化物还原成氮气和水。主要反应如下：

（1）4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O

（2）6NO+4NH3→5N2+6H2O

（3）6NO2+8NH3→7NO2+12H2O

（4）2NO2+4NH3→3N2+6H2O

NH3-SCR 法烟气脱硝的核心作用是脱硝催化剂，这一部分占总投资成本的30%～50%。催化剂的反应性能的指标包括：选择性、稳定性、活性；稳定性包括；化学稳定性、耐热稳定性、抗毒稳定性、机械稳定性。当前，NH3-SCR 催化剂的主要成分是锐钛型二氧化钛（TiO2），活性成分主要为V2O5，同时负载了WO3和MoO3作为活性助剂，等金属氧化物并且根据烟气的条件配套微量组分。这种方法的缺点是 催化剂的使用寿命较短，工艺比较复杂[2]。

NH3-SNCE 法则是在没有催化剂的条件下，用还原剂把烟气中的氮氧化物还原成无害的氮气（N2）和水（H2O）的一种脱硝方，这种方法的缺点是反应温度比较狭窄、反应效率比较低、氨气消耗量较高、设备比较复杂。

再燃煤气法（炉内还原法）的反应原理是：2NO+2CO →N2+2CO2，或者利用这种方法还原其他气体，同时进行氮氧化物的还原。煤气再燃法的缺点是氮氧化物脱硝率比较低，只有60%左右。2015 年，某大学单位研究发明了“焦炉煤气焚烧尾气的中低温SCR 脱硝技术”通过了专家的鉴定，这种方法所使用的催化剂是由黏土和矿物、二氧化锰的活性组分的载体，明显降低了投资成本和使用成本[3]。

（二）焦炉烟气治理脱硝技术

对焦化企业的焦炉烟气脱硝主要有三种技术工艺，首先是选择不催化还原的脱硝技术（SNCR），将脱硝剂加水稀释以后喷入到焦炉烟道内，其反应的温度范围在850-1100℃之间，能够有效的将氮氧化物还原为无毒无害的氮气（N2）和水（H2O），可以实现20%-60%的脱硝效率，并且可以使用工业尿素或者氨水作为还原剂，化学反应式为CO（HN2）2+NOX+O2→N2+CO2+H2O。另外，这种工艺的实际脱硝效率与反应的温度具有较大的关系，而最佳反应温度与焦炉烟气中的组分有较大的联系。因此喷射系统必须能够保障在适宜的温度区间内发生反应，其后为发生反应的还原剂会导致氨泄漏，经过下游的工艺进入到脱硫渣，剩余部分氨泄漏则能够通过烟气排放出去。

其次是中温选择性的催化还原技术（SCR），该技术在320-420℃的环境中利用催化剂使焦炉烟气中含有的氮氧化物与氨气供应系统中所注入的氨气进行混合，产生还原反应，能够生成水（H2O）和氢气（H2），从而降低了氮氧化物的排放量，能够有效的减少焦炉烟气对环境的污染程度。最后是中低温SCR 脱硝技术，这种技术最核心的内容是对研制中低温催化剂系统的结构，在焦化企业中要适应SCR 尾部布置和其他低温作用的需求，从而实现对焦炉烟气中的氮氧化物进行脱除。

三、结语

综上所述，改善传统的烟气治理技术是十分必要的，在社会经济的推动下，焦化企业数量将会越来越多，产生的烟道废气也会逐渐增多，为了贯彻环保发展理念，必须要研发和应用科学先进的烟气治理技术，促进焦化企业可持续发展。