朱百成，張平存，孫勇成，趙紅超，谷毅

(河鋼集團唐鋼公司，河北唐山063000)

摘要: 大容積焦爐煙道廢氣的溫度和流量直接影響其脫硫脫硝的效率和方案的選擇。論述了目前焦化脫硫脫硝存在問題以及各種工藝方案的優劣，找到了適合大容積焦爐煙道廢氣脫硫脫硝的較佳方案。

關鍵詞: 溫度; 焦爐; 脫硫脫硝; 工藝

1 引言

焦爐煙道廢氣中含有SO₂和NO_X，這兩種物質排放到大氣中會影響空氣質量。為滿足大氣污染物特殊排放限值要求，需對煙道廢氣進行脫硫脫硝處理，目前國內焦化行業脫硫脫硝有諸多方案，但應用爐型、脫除效果不盡相同。研究適合大容積焦爐煙道廢氣脫硫脫硝工藝，已成為企業重要而且必須研究的課題之一。

2 現有脫硫脫硝工藝優缺點與存在問題

2．1 國內外焦爐煙氣脫硫工藝優缺點與存在問題

焦爐煙氣脫硫有濕法脫硫、干法脫硫。濕法脫硫包括石灰石－石膏法、雙堿法、鎂法。石灰石－石膏法脫硫設置吸收塔，利用石灰石或者石灰漿溶液作為吸收劑，吸收煙氣中的SO₂，生成亞硫酸鈣和硫酸鈣，脫硫液循環使用，當總濃度超過15%時，進行石膏渣處理。此法運行較穩定，脫硫劑成本較低，但與硫酸鈣產生的脫硫副產品無法利用，而且需要水量比較大，占地面積多，初始投資也大。雙堿法脫硫也設置吸收塔，脫硫劑是石灰溶液與NaOH 組合或者碳酸鈉NaOH 組合。利用液相吸收可以防止阻垢現象，但副產物難再生，降低了產品質量，而且產生的廢水不易處理，強堿對設備的腐蝕問題存在。鎂法脫硫是利用氫氧化鎂為吸收劑，此法吸收效率高，設備簡單投資少，但循環應用問題未解決。干法脫硫包括NaOH 噴霧干燥法、移動床法、活性焦法和羅氏干法。NaOH 噴霧干燥法是利用NaOH 與SO₂反應后，形成的霧滴經過高溫蒸發變成顆粒。此法可以吸收焦油等黏性物質，副產物市場廣、廢水少，但脫硫效率較低。移動床法、活性焦法和羅氏干法脫硫的工藝成熟度有待進一步驗證。干法脫硫設置半干式反應塔，配石灰溶液并設置除塵器，此法工藝設備簡單，設備腐蝕較少，但吸收率較低，脫硫劑的濃度不易控制。

2．2 國內外焦爐煙氣脫硝工藝優缺點與存在問題

焦爐煙氣脫硝包括干法、濕法、高能電子束治理方法和生物處理法。干法脫硝有低溫SCR 煙氣脫硝、高溫SCR 法脫硝、選擇催化還原( SCR) 法、羅氏無氨脫硝、活性焦法。低溫SCR 法脫硝采用氨水或NH3、尿素做還原劑，選用蜂窩或板式催化劑，此法脫硝效率不易控制，壽命較短。高溫SCR 法脫硝催化劑為釩鈦系，還原劑也為NHx 基，但要求噴入溫度較高，適宜溫度為300 ～ 400 ℃，此法投資低，但脫硝溫度往往不能滿足要求而且氨泄漏量大。選擇催化還原( SCR) 法利用錳基催化劑，適宜溫度180 ～300 ℃，脫硝效率較穩定，但投資較高。羅氏無氨脫硝工藝成熟度有待驗證。活性焦法催化劑解析度高，但催化溫度低，脫硝效率不易控制。濕法脫硝是用酸、堿吸收方法或氧化劑將NOx 溶解，此法工藝簡單、投資較少，但能耗比較高，容易二次污染，例如臭氧逃逸，而且脫硝效率也不易控制。高能電子束治理方法是利用產生高能電子束，通過電離氧化除硝，在日本、德國、美國和波蘭的示范運行，此法設備復雜、昂貴，X 射線的屏蔽需考慮。生物處理法是用微生物的活動轉化NOx，此法設備投入少，但微生物生長速度慢，而且容易發生堵塔。

3 大容積焦爐煙道脫硫脫硝設計與改造方案

焦爐煙道廢氣溫度在200 ℃左右，選用Na₂CO₃干法煙氣脫硫+低溫SCR 選擇性催化還原脫硝除塵方案。設置脫硫塔和除塵脫硝一體化裝置。煙氣在脫硫塔內與被霧化的碳酸鈉霧滴充分接觸反應。煙氣在除塵脫硝裝置內先經布袋除塵，除塵后的煙氣與噴氨裝置加入的還原劑( 氨氣) 充分混合。混合后的煙氣進入脫硝催化劑層，在催化劑作用下發生脫硝反應，脫除NOx。工藝方案如圖1 所示。

4 大容積焦爐煙道脫硫脫硝設計與實施過程

4．1 脫硫系統設計實施

脫硫系統設有脫硫塔、旋轉霧化器、脫硫劑制備系統以及脫硫產物輸送系統。關鍵控制點是霧化器將碳酸鈉溶液霧化成50μm 的霧滴，增大了與SO₂接觸的比表面積，給料分配調節范圍較寬，可視情況調節噴霧能力。設置反沖洗系統，通過軸振動監測霧化器噴嘴被雜質堵塞情況，決定反沖洗是否運行。

4．2 脫硝系統設計實施

脫硝系統包括除塵脫硝一體化裝置、氨氣分配器、熱風爐等。除塵脫硝一體化裝置包括兩段，上段脫硝，下段除塵。除塵后的煙氣與氨氣分配器加入的氨氣充分混合，然后進入脫硝SCR 催化劑層，每個模塊單元的煙氣進口設有閥門，可分單元進行催化劑更換、再生或者檢修。熱風爐使用焦爐煤氣加熱，按照空氣過剩系數1．2 計算，焦爐煤氣與配入空氣量采取1: 6．01 比例燃燒加熱熱風爐，對脫硫除塵后的焦爐煙氣加熱，以保證催化劑的工作溫度。

4．3 脫硝系統壓力平衡設計實施

為保證系統壓力平衡，設有引風機，滿足不同焦爐生產工況下的煙氣負荷。兩座焦爐煙道引風口后增設煙道閘板。脫硫脫硝系統正常運行時，閘板閥關閉，隔斷總煙道和焦爐煙囪，煙氣脫硫脫硝后，再送至總煙道中，進入煙囪; 當焦爐煙道氣凈化系統出現故障時，打開該閘板，焦爐產生的燃燒廢氣直接通過煙囪排放。系統壓力控制: 引風機通過變頻調速來調節系統總壓力和流量，滿足焦爐總分煙道吸力要求，煙道閘板前后吸力保持穩定，當發生引風機停機狀態50 s 后，若總煙道的兩個閘板閥未能打開且焦爐一側分煙道吸力不能滿足要求時，焦爐停止加熱。

5 結語

Na₂CO₃干法煙氣脫硫工藝避免了濕法脫硫對設備腐蝕問題，解決了脫硫劑循環應用的問題，減少了二次污染。低溫SCR 選擇性催化還原脫硝除塵工藝滿足了大焦爐煙道廢氣溫度低的特性，同時控制了煙氣中的粉塵。采用先脫硫再除塵最后脫硝的工藝有利于催化劑的活性。