王勇
( 山鋼集團日照有限公司焦化部，山東 日照 276800)
摘要 ：隨著現代經濟社會的不斷發展和進步，焦化廠焦爐煙氣脫硫脫硝工作開始受到越來越多環保部門和專家學者的重視，本文就針對焦化廠煉焦生產期間排放煙氣中的氮氧化物、二氧化硫等污染物產生原因和物理化學性質加以分析，結合具體的環保理念對干法脫硫和濕法脫硫以及其他的脫硫方法加以分析，并對優缺點進行探討，從而為焦化廠煙氣脫硫脫硝工藝設計提供相應的指導和參考。
關鍵詞 ：焦化廠 ；焦爐煙氣 ；脫硫脫硝工藝 ；技術探討
煉焦生產期間排放的煙氣內部包含氮氧化物、二氧化硫等污染物，由此轉變而言的PM2.5 占據空氣總量的50% 左右，同時也會形成酸雨，誘發嚴重的環境問題 [1] 。在脫硫脫硝技術不斷發展和進步的影響下，其為煉焦煙氣污染物治理提供方向指導，尤其是氮氧化更為相關工作的順利進行提供保障。本文就針對當前相對成熟的脫硝工藝技術方法進行分析，并未今后焦化廠脫硫脫硝工作順利進行提供保障。
1 焦爐煙氣特點分析
從備煤作業區生產的洗精煤都是從運煤廊直接運送到煤塔中，然后由漏嘴經過煤車按照順序進入到炭化室，并且在1000℃左右的溫度下經過高溫處理成焦炭，焦爐加熱使用回爐煤氣從外管運送到焦爐不同燃燒室，并且在燃燒室內經過蓄熱室預熱的空氣混合燃燒，燃燒得到的廢氣經過立火道、斜道之后，在蓄熱室內和格子磚換熱后經過分煙道、總煙道，然后排出。
焦爐因為選擇的生產工藝相對特殊，煙囪排放的熱煙氣中含有氮氧化物、二氧化硫以及粉塵等，氮氧化物較多，煙氣需要在脫硫脫硝、除塵處理之后才能夠排放。煙氣中的二氧化氮則是因為煤氣在高溫燃燒之后出現，焦爐煤氣中含有的氫氣超過50%，燃燒速度相對較快、火焰燃燒溫度在1800℃左右，煤氣中的氧氣和氮氣在1300℃左右會出現顯著的氧化反應，并且生成二氧化氮[2]。
從總體角度來分析，焦爐煙氣具有以下顯著的特征，首先，焦爐煙氣溫度范圍在180 到300℃之間，其溫度容易波動 ；其次，焦爐煙氣中成分相對復雜，二氧化硫含量相對較高，濃度在150 到500mg/Nm 3 之間 ；再者，焦爐煙氣中含有的二氧化硫濃度在180 到230℃之間，二氧化硫容易和氨反應，從而生成硫酸銨，讓管道受到堵塞，設備遭到腐蝕 ；最后是焦爐煙囪需要處在熱備狀態，即煙氣經過脫硫脫硝之后，控制最后的排放溫度在130℃左右。
2 煙氣脫硫工藝和特點分析
煙氣中的二氧化硫是弱酸性物質，和對應的堿性物質反應之后能夠讓其脫除，根據吸收劑的形態，脫硫工藝分為濕法和干法兩種。
2.1 干法脫硫工藝特點分析
干法和半干法煙道氣脫硫系統中的固體堿性吸收劑被噴射到煙道氣流中，通過煙氣穿入堿性吸收劑的方式和煙道氣接觸，無論是哪種環境，煙氣中所含有的二氧化硫和固體堿性物
質都會出現反應，生成硫酸鹽和亞硫酸鹽 [3] 。為了能夠讓這種反應快速進行，固體堿性物質必須要細碎或者疏松。半干法煙道氣脫硫系統中將水加入到煙道氣中，從而在堿性物質顆粒表層形成液膜，二氧化硫融入其中之后能夠讓固體堿性物質與其反應效率增加，干法脫硫技術中的脫硫吸收和產物處理都是在相對干燥的環境下進行，這種方法對設備的腐蝕作用不明顯，不存在污染水排出的現象，煙氣在凈化期間不存在顯著的降溫，能夠讓煙囪更容易排氣和擴散。但是，這種方法存在脫硫劑利用率低、脫硫效率低、設備龐大等缺陷。
2.2 濕法脫硫工藝特點
世界不同國家的濕法煙氣脫硫工藝流程、機理和形式都較為相似，通過對石灰石、碳酸鈉、石灰等物質的使用，將其當成洗滌劑，并且在反應塔中對煙氣加以洗滌，除去煙氣中的二氧化硫，這種方法已經有50 年左右的歷史，在不斷完善和改進之后，其技術也開始逐漸成熟，并且脫硫效率超過95%，其機組容量相對較大，煤種適應性較強，運行費用相對較低，副產品容易實現回收 [4] 。
石灰石—石膏濕法煙氣脫硫工藝是因為吸收劑價格相對低廉，在濕法脫硫領域得到顯著的應用。這種施工工藝特點就是脫硫率相對較高，吸收劑利用率也相對較高，能夠滿足高濃度二氧化硫的煙氣條件。其缺點就是基建投資費用較高、脫硫廢水具有一定的腐蝕性，更為重要的是石灰石需要不斷進行采購，副產品亞硫酸鈣處理存在較大的難度。
3 常見的煙氣脫硝工藝和特點分析
在各種脫硝技術發展中，選擇性催化還原法是脫硝效率最高、應用范圍最廣、相對成熟的一種技術。該種方法是在一定的催化劑、溫度環境下，通過對氨的利用，選擇性地將煙氣中的二氧化氮還原成水和氮氣，控制催化反應速度在400℃左右，這種技術不存在任何副產品，通過加大催化劑裝填量，脫硝效率就能夠達到90% 左右。
在進行系統設計時，煙氣溫度作為催化劑選擇的主要參數，該種技術所需要的高溫條件在400℃左右，催化反應只能夠在一定溫度范圍內開展，而且還存在催化最佳溫度，這是所有催化劑都具有的性質，所以，煙氣溫度將會對反應過程產生直接影響。為控制焦爐煙氣溫度則需要對煙氣加熱系統進行改裝，反應產物是氮氣和水，不能夠進行回收，只會消耗動力和原料，不產生任何經濟效益，催化劑每三年需要更換一次，成本相對較高 [5] 。
SCR 法脫硝工藝經過催化劑改良之后能夠適當降低反應速度，能夠讓反應溫度適當降低，但是低溫環境下的這種工藝大都處在試驗階段，沒有在任何工業裝置實踐活動中應用過。低溫狀態下的該種工藝方法因為氨和二氧化硫容易形成銨鹽，導致催化劑中毒的現象，從而讓催化劑性能遭到影響，低溫脫硝催化劑的采購途徑大都較為集中，價格也相對較高。
4 工藝設計比較和改進
根據煙氣排放相關標準來分析，煙氣中的二氧化硫濃度低于30mg/Nm 3 ，二氧化氮濃度低于150mg/Nm 3 。因此，焦化廠煙氣處理系統需要同時對脫硫脫硝系統進行增設，保證煙氣達標之后再進行排放 [6] 。
首先，先脫硫后脫硝顯著的特征就是煙氣經過脫硫之后，其內部的二氧化硫濃度開始降低，這就能夠減少脫硝反應期間硫酸氫銨、硫酸銨的形成，讓脫硝催化劑活性得到保障，還能夠延長其使用壽命。
其次，先脫硝后脫硫技術的優勢所在就是沒有經過處理的焦爐煙氣溫度范圍在280℃左右，適合低溫的SCR 方法進行脫硝反應，脫硝反應之后煙氣能夠直接進入到余熱鍋爐實現余熱處理、利用和回收，最后直接進行濕法脫硫 [7] 。
5 結語
根據焦爐煙氣所具有的物理化學性質來分析，結合標各種標準來分析，并分析和總結焦爐煙氣現有的方法，提出了煙氣脫硫脫硝的基本流程、相關問題，從而為今后的脫硫脫硝工作順利進行提供指導和參考。