焦化厂烟气处理难点及脱硫脱硝技术分析

焦化厂烟气处理难点及脱硫脱硝技术分析

王叶飞

河北中煤旭阳能源有限公司   河北邢台  054000

摘要：近年来，随着我国工业水平的不断提升，工业体制的不断成熟，社会总体生产力的提升脚步也越来越快。但在实际工业生产过程中，由于会产生大量有害气体及生产废水，如未得到的处理就直接进行排放，将会导致周边生态环境造成巨大破坏。为了加强对工业生产中的环境防治力度，有效控制生产污染排放，本文从焦化厂练焦过冲中处理焦炉烟气难点展开分析，并简明分析当前生产流程中脱硫方法，并分析各自的优势与缺点，旨在为提高焦化厂烟气脱硝工艺提供相关理论指导。

关键词：焦炉烟气；脱硫工艺；脱硝工艺；工艺改进

1 焦化厂焦炉烟气处理难点

1.1 烟气温度高

焦化厂在实际生产中的焦炉烟气主要来源于煤炭的烧制过程中，洗精煤经过处理后置于煤塔中燃烧，随后再置于炭化室中，利用超过1000℃高温环境使其焦炭化，而生成后的焦炭再经焦炉回炉其他加热，领用外管道将回炉气体送往练焦炉的不同燃烧室，使其在各燃烧室内娱越热空气混合燃烧，而燃烧所得的废物气体通过垂直火道和斜道后，再经分烟道、总烟道的途中通过储热系统与途中砖块执行换热而后排出。在这一整套生产流程中，可以看出初始焦炉废气温度较高，虽然途中废气温度经多项处理装置在途中有一定程度降低，如在焦炉烟道气排道中温度相对较低，多数会降至170-230℃，但在随烟囱排除后其温度仍高于所能处理的最高温度，难以及时进行脱硝等干预措施。不仅如此，焦化厂锅炉燃烧使用过程中，焦炉烟囱由于长期受到高温废气影响，其设备温度长期居高不下，这也会导致在排放高温废气过程中实际排放温度高于工艺设定温度。

1.2 烟气成分复杂、设备运行不稳定

焦炉因其独特的生产方式，排除气体中除粉尘、残渣混合物之外，还伴有巨量的氮氧化物、加完、硫化氢、焦油等化学成分，烟道中的二氧化硫气体可能与反应剂中的氨发生反应，形成硫酸，不仅腐蚀烟道，并致使烟气具有极高的腐蚀性，在未经处理排出后对周边环境造成严重影响。便是因为烟气中含有大量的复杂成分，使得处理功能的复杂程度和难度较高。根据相关统计发现，使用焦炉煤气为燃料的工艺其烟气SO2排放浓度高达160-500mg/Nm3，NO浓度更是高达400-700mg/Nm3，在严重腐蚀设备的同时还容易堵塞管道，给烟气处理带来较大挑战。

2 焦化厂主要焦炉烟气脱硫工艺技术

2.1 干法脱硫工艺技术

干法脱硫细分之下又可分为纯干法脱硫和半干法脱硫，当前生产流程中以前者应用较为广泛，因此对半干法脱硫便不再做过多介绍。纯干法脱硫技术主要包括炉内喷钙、活性焦吸附脱硫以及SDS小苏打脱硫技术等，其中应用较为广泛的是SDS脱硫技术和活性焦脱硫技术[1]。SDS脱硫技术：将碳酸氢钠粉料打磨成超细干粉后喷洒入烟道内，在高温环境下，干粉面积快速增加并充分与烟气接触，产生反应，而烟气中的酸性物质被碳酸氢钠超细粉末在高温下分解出高活性碳酸钠和二氧化碳，并与烟道类酸性介质充分接触花生反应被净化吸收，而脱硫后的粉末杂质跟随气流进行除尘工序后进行专项储存[2]。活性焦脱硫技术：烟气中的SO2因活性焦吸附氧化成为SO3，并与烟道中的水分发生反应形成硫酸水滴随气流迁移至活性焦孔道中，而其中的重金属因为活性焦被吸附至表面，脱硫后的烟气可直接排出。

该脱硫工艺的主要特点在于无论采用纯干法还是半干法，处理的烟气皆会与钙、活性炭接触，且其中的酸性物质都会与固体吸附物质发生反应进而转为脱硫副产物。SDS 干法脱硫所选用的脱硫剂皆为高效复合脱硫剂且喷量很小，因此与其他脱硫方法相比，该方案脱硫副产物很少。

2.2 湿法脱硫工艺技术

2.2.1 石膏法

石膏脱硫法是将实惠或实惠石浆液作为脱硫吸收剂置于转化设备中，待空气进入后硫酸钙立即空气中的氧气发生氧化反应形成石膏，而吹入的空气不仅使得灌浆更加均匀，还能在一定程度上增加烟气脱硫率。在当前的焦化行业中，石膏脱硫是实际作业中最为常用的湿法脱硫方式。石膏脱硫法的优势在于其作用范围较大，脱硫效果好，石灰水反应率高，因此可以较好的节约成本。但值得注意的是，少数情况下石膏法会严重腐蚀设备，脱硫投入较高，且脱硫后的石膏用处较为单一，整体投入较为巨大。

2.2.2 抛弃法

抛弃脱硫法又称废渣法，是通过采用石灰浆洗涤吸收塔内烟气中的SO2，进而将烟气中的硫酸转化为亚硫酸该和硫酸钙的方法。此方法与石灰法的原理基本一致，但其特点在于，洗涤法所使用的脱硫剂量较大，其脱硫效率更高，但缺点也十分明显，大量应用石灰水冲洗烟气会使设备结垢，在腐蚀设备的同时还难以清洗，且常出现污垢或沉积物堵塞设备的问题，脱硫价值较为低下。

2.3 氨法脱硫

氨法脱硫技术是将氨作为脱硫吸收剂，将饱和的硫酸铵循环将夜置于吸收塔内，使其与烟气中的SO2充分接触，进而吸收硫酸物质并生成硫酸铵氢和亚硫酸氢铵。且硫酸铵是以离子态存在于溶液中，其系统主要成分亚硫酸铵皆被完全氧化，因此在副产品中氮的含量很高。与其他工艺手段相比，氨法脱硫工艺所产生的副产物有着一定的回收价值，进而可节约一定的投入成本，且氨法脱硫受限较小，基本不受含硫量以及设备容量等客观因素限制，脱硫效率较高，在实际脱硫作业中，脱硫后的烟气二氧化硫浓度很低，且不产生多余粉尘，原材料的种类较多，液氨、氨水、碳铵可轻松购入，获取较为便捷。

3 焦化厂焦炉烟气脱硫脱硝工艺的改进措施

3.1 先脱硫后脱硝

当前，焦化厂先脱硫后脱硝的工艺流程大致为以下过程，首先将生产烟气在脱硫装置中脱除SO2，随后将脱除SO2的烟气二次加热后导入SCR脱硝系统进行脱硝转化，在脱硝过程中维持反应区域温度。随后较焦炉烟气进入余热锅炉中给予持续升温后排入大气。此项工艺的特点在于，先脱硫的烟气能大大降低焦炉烟气中的SO2浓度，并减少了脱硝反应过程中硫酸铵、硫酸氢铵等杂质的形成，不仅保护了脱硝催化剂的活性，并极大的延长了焦炉的使用寿命。但值得注意的，此种工艺不能采用湿法脱硫，而使用干法脱硫也面临着10度-20度的反应温度降低，使其难以顺利进行脱硝反应，需要安装烟气加热系统，余热利用率不高，且干法脱硫设备成本以及运行成本都较为高昂，因此在实际作用过程如需采用此种工艺，需先做好加热系统布置。

3.2 先脱硝后脱硫

焦化厂先脱硫后脱硝的工艺流程为，将焦炉烟气引入SCR脱硝系统中，根据烟气温度情况视情况加热后进行脱硝工艺，随后将烟气引入余热锅炉采用氨法脱硫工艺消除烟气中的SO2，最后将烟气从烟囱中排出。此种工艺当前存在的缺陷在于，首先焦炉烟气中的SO2在低温状态下容易与氨发生反应转化为硫酸铵和硫酸氢氨，进而附着于催化剂表面使其中毒而失去催化活性，其次形成的副产物对容易引发管道堵塞和设备腐蚀，因此在实际生产作用中，可于脱硝工序前增加过滤网和洗涤系统，以增加催化剂的使用周期。其次，采用湿法脱硫工艺烟气温度较低，如不经加热而直接引入烟囱则有较大概率形成露滴而与烟气中的SO2组合形成酸雾，对烟囱造成严重腐蚀，因此在潮湿季节时，需要对脱硫后的烟气重新加热，并保持焦炉烟囱温度始终高于露点。

结论

当前焦化厂烟气处理面临的不良因素较多，如烟气温度、成分以及设备不稳均会导致烟气脱硫、脱硝处理过程受到影响，进而使得脱硫脱硝的的处理效率难以得到提升，本文通过分析了当前焦化行业主要应用的焦炉烟气脱硫工艺技术以及常见的焦炉烟气脱硝工艺，对脱硫、脱硝工艺的工艺原理和优劣势做出了深入剖析，并提出了相应的改进措施，为持续改进焦化厂烟气处理工艺流程提供了理论支持。

参考文献

[1]张亦弛,于洪涛,徐铁君.焦炉烟气二氧化硫和氮氧化物污染预防技术[J].燃料与化工,2019,(1).

[2]康新园.燃煤烟气脱硫脱硝一体化技术研究进展[J].洁净煤技术,2014,(6).

[3]尹维权.焦炉烟气脱硫脱硝技术发展分析[J].酒钢科技,2018,(2).