焦?fàn)t煙道氣脫硫脫硝工藝探討

苗社華

摘 要：焦?fàn)t煙氣是焦?fàn)t生產(chǎn)中由煤氣燃燒而產(chǎn)生的廢氣，其中含有大量的二氧化硫、粉塵和氮氧化物等物質(zhì)，它們是形成酸雨和霧霾的主要污染物之一，如果焦?fàn)t煙氣未加處理，肆意排放的話，則會(huì)對(duì)大氣環(huán)境造成極大的污染破壞。隨著近年來大氣污染問題的日益嚴(yán)峻，國(guó)家加大了對(duì)企業(yè)污染排放的限制和治理，在此形勢(shì)下，各種煙氣脫離脫硝技術(shù)逐漸開始研究并應(yīng)用于焦化企業(yè)的煙氣凈化處理中，本文對(duì)當(dāng)前幾種常見的焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝工藝進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：焦?fàn)t煙道氣;大氣污染;脫硫脫硝;工藝探討

1 焦?fàn)t煙道氣脫硫脫硝技術(shù)

1.1 煙道氣脫硫技術(shù)

目前，已投入工業(yè)化應(yīng)用的脫硫工藝主要分為濕法脫硫、干法脫硫和半干法脫硫三種，它們所采用的工藝原理和流程各不相同，各有優(yōu)缺點(diǎn)。

1.1.1 濕法脫硫

濕法脫硫是采用脫硫吸收劑和噴淋的方法，將煙氣中二氧化硫在吸收塔內(nèi)吸收，然后對(duì)不同的吸收液進(jìn)行后處理。該方法的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)是投資小、能耗低，但在脫硫處理時(shí)吸收劑總量比較多，產(chǎn)生的吸收廢液較多，廢水處理難度較大。濕法脫硫中最為常見的是石灰石-石膏法和氨法脫硫，技術(shù)也較為成熟，脫硫處理中會(huì)發(fā)生一系列復(fù)雜的酸堿反應(yīng)，石灰石-石膏法脫硫的反應(yīng)方程式如下：

中和反應(yīng)：CaCO3+2SO2+H2O=Ca（HSO3）2+CO2

氧化反應(yīng)：Ca（HSO3）2+CaCO3+O2+3H2O=2CaSO4·H2O+ CO2

氨法脫硫是利用氨水與二氧化硫反應(yīng)生產(chǎn)氨鹽，以達(dá)到吸收煙氣中二氧化硫的目的。其反應(yīng)方程式為：（NH4）2SO3+SO2+H2O→2HN4HSO3

氨基吸收劑的堿性相對(duì)鈣基吸收劑要更強(qiáng)，吸收效率也更高，因而也更適用于焦?fàn)t煙道氣的脫硫處理，脫硫副產(chǎn)物硫酸銨經(jīng)過結(jié)晶干燥后還可做為氨肥原料得到回收利用。

1.1.2 干法脫硫

是利用粉狀或是顆粒狀吸收劑或催化劑來拖去煙氣中的二氧化硫。其常用的吸收劑主要有碳酸鈣、活性炭等。它的優(yōu)點(diǎn)是工藝過程簡(jiǎn)單，無污水、污酸處理問題，能耗低;特別是凈化后煙氣溫度較高，有利于煙囪排氣擴(kuò)散和后續(xù)脫硝，凈化后的煙氣不需要二次加熱，對(duì)設(shè)備的腐蝕性較小;但缺點(diǎn)也較為明顯，脫硫效率較低，設(shè)備占用空間較大，投資較高，操作技術(shù)要求高，不適用于成分復(fù)雜且含硫量較高的焦?fàn)t煙道氣的處理。

1.1.3 半干法脫硫

是指將脫硫劑以噴霧的方式噴入反應(yīng)塔內(nèi)與煙氣充分混合，從而實(shí)現(xiàn)煙氣脫硫的一種方式，脫硫后產(chǎn)生的灰通過刮板鏈輸送至灰倉(cāng)進(jìn)行處理。該方法常用的脫硫劑為碳酸鈉溶液，稱之為SDA半干法脫硫，反應(yīng)方程式為：

Na2CO3+SO2=Na2SO3+CO2

該工藝的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備占地小，無廢水排放，脫硫效率高。

1.2 煙氣脫硝技術(shù)

目前對(duì)于煙氣脫硝比較成熟的技術(shù)有SCR、SNCR和氧化吸收脫硝技術(shù)。由于焦?fàn)t煙道廢氣溫度較低，且煙氣中氮氧化物呈周期性變化，因而宜采用SCR低溫脫硝工藝。SCR低溫脫硝以液氨為還原劑，化學(xué)反應(yīng)式為：

NH2+NOx→N2+H2O

2 焦?fàn)t煙道氣脫硫脫硝工藝的選擇與應(yīng)用

目前，國(guó)內(nèi)對(duì)于焦?fàn)t煙道廢氣的脫硫脫硝處理主要有以下三種工藝方式：

2.1 SDA半干法脫硫+除塵SCR脫硝一體化工藝

該工藝的優(yōu)點(diǎn)是先脫硫，有助于為后續(xù)脫硝處理提供低硫、低塵的條件，提高脫硝效率，延長(zhǎng)脫硝催化劑使用壽命;SDA法脫硫煙氣溫降較小，保證了脫硝足夠的煙氣溫度;SDA法在脫硫的同時(shí)還能清除煙氣中的焦油等物質(zhì)，減少其對(duì)脫硝的影響。缺點(diǎn)是產(chǎn)生的硫酸鈉、亞硫酸鈉需處理;脫硫后煙氣中粉塵顆粒值仍較高，需在后續(xù)環(huán)節(jié)設(shè)置專門的除塵設(shè)備。

2.2 SCR脫硝+SDA半干法脫硫+布袋除塵工藝

采用先脫硝工藝，較高的煙氣溫度保證了脫硝效果;煙氣凈化后溫度仍能保持在酸露點(diǎn)以上，避免了煙氣對(duì)煙囪的酸腐蝕。缺點(diǎn)是前置脫硝，在二氧化硫含量較高的情況下會(huì)產(chǎn)生較多的硫酸氫銨，需對(duì)催化劑進(jìn)行頻繁解析。

2.3 SCR脫硝+氣氣換熱器+氨法脫硫+氣氣換熱器

優(yōu)點(diǎn)：前置脫硝，脫硝效率高;氨法脫硫，脫硫效率高，不產(chǎn)生多余固廢。缺點(diǎn)是氨法脫硫后煙氣溫度低，且濕法脫硫煙氣濕度高，易造成煙囪的酸腐蝕;氣氣換熱器長(zhǎng)期運(yùn)行易結(jié)垢，后期維護(hù)成本高。

拓展催化劑雖然具有耐硫性，但并不代表二氧化硫?qū)Υ呋瘎┖翢o影響，如果煙氣中含有較多硫化物的話，那么必然會(huì)使脫硝效果下降。在低溫SCR脫硝中，部分二氧化硫會(huì)在催化劑作用下轉(zhuǎn)化為三氧化硫，而三氧化硫在含水狀態(tài)下會(huì)生成硫酸氫銨，該物質(zhì)在300℃以下溫度下難以分解，而且該物質(zhì)非常粘稠難以清除，粘附在催化劑影響催化效率，并導(dǎo)致脫硝效果的下降，因此，對(duì)于焦?fàn)t煙道氣必須采用先脫硫后脫硝的工藝。

氨法脫硫適宜溫度為80℃左右，而焦?fàn)t煙道氣溫度在200℃～300℃范圍內(nèi)，進(jìn)入脫硫塔前需要采取降溫措施;氨法脫硫后煙氣溫度可降低至60℃左右，考慮在北方冬季氣溫較低，即使將煙氣溫度提高至酸露點(diǎn)130℃以上，由于煙囪自身散熱，根部與頂部溫差較大，也有可能在煙囪中上部產(chǎn)生酸腐蝕的現(xiàn)象，影響安全生產(chǎn)。如果采用氣氣換熱器的話，過低的煙氣溫度需要換熱器長(zhǎng)時(shí)間高負(fù)荷運(yùn)行，易造成設(shè)備結(jié)垢、堵塞，影響脫硝效率。因此，綜合分析來看，對(duì)于焦?fàn)t煙道廢氣的凈化處理，宜采用SDA半干法脫硫+除塵SCR脫硝一體化工藝。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉永民.焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝凈化技術(shù)與工藝探討[J].河南冶金，2016，24（4）.