焦炉烟气脱硫脱硝工艺及控制技术

贾丹丹

摘 要：近年来，人们环保意识越来越强，特别是2018年初国务院提出要对钢铁行业进行超低排放改造以来，各级政府相继出台了最新的、更严格的大气污染物排放标准。以炼焦化学工业为例，国家出台的焦炉烟气超低排放标准为：基准含氧量8%的条件下，颗粒物≤10mg/m3，SO2≤30mg/m3，NOx≤150mg/m3;2018年9月，河北省发布的《炼焦化学工业大气污染物超低排放标准》更是将上述指标加严为：在基准含氧量8%的条件下，颗粒物≤10mg/m3，SO2≤30mg/m3，NOx≤130mg/m3。这对于焦炉烟气的污染物控制与治理技术来说，既是严峻考验，也是进步的巨大推力。

关键词：焦炉烟气;脱硫脱硝工艺;控制技术

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。

1 烟气升温脱硫脱硝

从某方面来讲，烟气升温脱硫脱硝是目前焦化厂炼焦过程中，进行脱硫脱硝处理使用率最为频繁的一种处理工艺，究其原因是因为相较于其他脱硫脱硝处理工艺，它不仅具有操作简单、成本较低以及可控性强的显著优势，同时在推动企业进一步发展，提高企业经济效益和社会效益，保障人们生命安全中也发挥了重要作用，从目前来看，烟气升温脱硫脱硝工艺的具体流程为：

首先，从总烟道调节翻板部位引出焦炉烟气，经烟气管道将所有的烟气全部流入煤气补燃炉内;

其次，在进行烟气的加热过程中，为从根本上确保脱硫脱硝的效率，相关工作人员必须严格按照相关技术操作的规章制度进行;

再次，加热后的烟气进入脱硝反应器，脱硝后的气体经余热锅炉进行热量回收，再经增压风机送至脱硫塔进行脱硫（湿法）反应，脱硫完后将未含二氧化硫物质的烟气在湿式电除尘反应后自反应塔顶部烟囱排出;

最后，为提高产品可持续利用，企业的相关工作人员需将脱硫脱硝反应后，生成的副产品送至下一工序进一步处理。

在进行烟气升温脱硫脱硝的操作流程时，为有效地提高脱硫、脱硝效率，一方面企业的操作人员需严格控制反应过程中的温度，即通过煤气补燃将温度升至300～400℃之间，究其原因是在需将烟气温度升至高温SCR脱硝催化剂反应温度。

2 SDA-SCR法脱硫脱硝技术

SDA-SCR法是目前焦炉烟气脱硫脱硝技术中应用最广泛、工程案例最多的技术之一，其主要原理是：以碳酸钠溶液或石灰浆液为脱硫剂，采用SDA（旋转喷雾干燥）方式进行半干法脱硫，烟气中的SO2与雾化成小液滴的脱硫剂进行反应，在脱除SO2的同时液滴迅速蒸发为盐颗粒，经中低温SCR脱硝除尘一体化装置喷氨将烟气中的NOx还原为N2和H2O的同时，过滤除去烟气中的颗粒物，最终烟气达到超低排放，经烟囱排入大气。

该工艺的主要优点是：采用先脱硫后脱硝的工艺，避免了烟气中少量SO3与NH3反应生成黏稠的NH4HSO4堵塞SCR催化剂微孔;颗粒物、SO2、NOx等可达到国家超低排放标准，且NOx的脱除效率可通过增加催化剂层数的方式升级提高;采用SDA的方式脱硫烟气温度损失可控制在10～20℃，减少了SCR脱硝段烟气升温的加热煤气消耗;可保障焦炉烟囱排烟温度大于130℃，并长期处于热备状态。但同时，该工艺也存在着SDA核心设备需要进口，喷雾干燥形成的粉状盐颗粒在烟气中水分含量高，温度较低时容易潮解堵塞布袋和管道、催化剂蜂窩，日常清理维护工作量大，以及能量利用效率高，烟气排放温度较低的焦炉需要更多的燃气对烟气进行补热，成本偏高，脱硫灰需要单独无害化处理等缺点，需要进一步工艺优化。

3 半干法脱硫+CATOERA脱硝

在进行半干法脱硫与高温陶瓷过滤器（CATCERA）脱硝除尘相结合的脱硫脱硝工艺中，从某方面来讲，其脱硫脱硝工艺的具体流程为：

其一，从总烟道调节翻板部位引出焦炉烟气，经烟气管道将所有的烟气全部流入煤气补燃炉内;

其二，在“半干法脱硫+CATOERA脱硝”中的脱硫系统中进行脱硫操作，而后在CAT/CERA脱硝反应器中进行脱硝反应，以去除焦气内的氮氧化物以及粉尘颗粒物;

其三，通过引风机增压的方式循环至焦炉烟囱底部。从相关调查可知，半干法脱硫+CATOERA脱硝有其特定的操作工艺设备，其主要包括压缩空气装置、脱硫装置、烟气装置、氨反应装置以及脱硝除尘装置这几个方面，为从根本上提高脱硫、脱硝效率，脱硫装置中的脱硫剂应选用氢氧化钙，除此之外，在这一反应过程中，通过类比分析可知，以半干法脱硫开始，可确保中低温下脱硫效率的稳定性，是脱硫脱硝净化工艺最典型的技术特点。

4 结语

综上，通过工艺优化和设备改造，实现了高效脱硫，提高了催化剂反应温度，保证了最佳脱硝效率;净化后的焦炉烟气，SO2浓度低于15mg/m3，NOx浓度低于100mg/m3。同时降低了脱硫脱硝系统物料消耗费用，对实现煤化工行业污染物排放控制具有参考借鉴意义。

参考文献：

[1]张艾红，王伟男.柳钢焦炉烟气脱硫脱硝技术应用探讨[J].柳钢科技，2018（3）.