焦?fàn)t煙道廢氣煙氣治理的技術(shù)途徑

肖英 首鋼水鋼鐵焦事業(yè)部

一、治理焦?fàn)t內(nèi)煙道的廢氣和煙氣的技術(shù)難度

（一）焦?fàn)t煙氣溫度低

焦?fàn)t煙道廢氣煙氣治理在實際應(yīng)用中存在很多的技術(shù)難度，對脫硫脫硝效率和氮氧化物的去除都有較大的影響，而其中對治理技術(shù)產(chǎn)生較大難度的即是焦?fàn)t煙氣溫度低的問題。很多焦化企業(yè)在生產(chǎn)過程中，焦?fàn)t煙道廢氣的穩(wěn)定相對較低，一般在200-250℃之間，也存在個別企業(yè)的焦?fàn)t煙氣溫度在180-280℃。而熱電廠煙氣的溫度在300-400℃的范圍內(nèi)，運用熱電廠煙氣治理技術(shù)，則在焦?fàn)t煙氣溫度較低的情況下，就會無法保障脫硝工藝催化劑具有較高的活性，脫硝效率難以提高。同時焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝后期溫度不能夠低于煙氣的露點溫度即130℃，一旦煙氣溫度低于露點溫度就會嚴(yán)重的影響焦?fàn)t的正常生產(chǎn)過程和產(chǎn)品[1]。

（二）焦?fàn)t煙氣成分復(fù)雜

由于焦?fàn)t煙道廢氣煙氣的產(chǎn)生較為復(fù)雜，所以焦?fàn)t煙氣中的成分也相對十分復(fù)雜，其中包含約70%～80%的氮氣、10%～20%的水以及5%～10%的氧氣、5%左右的二氧化碳等。所以焦化企業(yè)在焦?fàn)t煙道廢氣煙氣治理的過程中要充分考慮各項成分的反應(yīng)生成和產(chǎn)物，避免形成有毒、易爆性氣體，不但不會起到良好的治理效果，反而會造成一定的安全隱患。而同時也正是由于焦?fàn)t煙氣成分較為復(fù)雜，氮氧化物的含量差別較大，對焦?fàn)t煙道廢氣煙氣治理的技術(shù)難度也相對較大。

（三）焦?fàn)t煙氣二氧化硫副作用

通常情況下獨立的焦化企業(yè)的焦?fàn)t煙道煙氣中的二氧化硫值普遍偏高，在180℃-230℃的溫度范圍內(nèi)，二氧化硫極易發(fā)生反應(yīng)而轉(zhuǎn)化為硫酸銨，在很大程度上會造成管道堵塞以及設(shè)備腐蝕等現(xiàn)象，從而就會使脫硫脫硝的效率有所下降。這種狀況即是焦?fàn)t煙氣二氧化硫的副作用，在一定程度上增加了焦化企業(yè)焦?fàn)t煙道廢氣煙氣治理的技術(shù)難度。

二、焦?fàn)t煙道廢氣煙氣治理的技術(shù)途徑

（一）焦?fàn)t煙氣的脫硝方法

煙氣脫硝的方法有很多種，用于焦?fàn)t的煙氣脫硝的主要方法是選擇性氨法催化還原法（NH3-SCR）法、選擇性氨法非還原脫硝法（NH3-SCR）法、再燃煤氣法。NH3-SCR法煙氣脫硝的反應(yīng)原理是：在催化劑的作用下，向溫度在280℃-420℃的煙氣中噴入氨氣，將氮氧化物還原成氮氣和水。主要反應(yīng)如下：

（1）4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O

（2）6NO+4NH3→5N2+6H2O

（3）6NO2+8NH3→7NO2+12H2O

（4）2NO2+4NH3→3N2+6H2O

NH3-SCR 法煙氣脫硝的核心作用是脫硝催化劑，這一部分占總投資成本的30%～50%。催化劑的反應(yīng)性能的指標(biāo)包括：選擇性、穩(wěn)定性、活性；穩(wěn)定性包括；化學(xué)穩(wěn)定性、耐熱穩(wěn)定性、抗毒穩(wěn)定性、機械穩(wěn)定性。當(dāng)前，NH3-SCR 催化劑的主要成分是銳鈦型二氧化鈦（TiO2），活性成分主要為V2O5，同時負(fù)載了WO3和MoO3作為活性助劑，等金屬氧化物并且根據(jù)煙氣的條件配套微量組分。這種方法的缺點是 催化劑的使用壽命較短，工藝比較復(fù)雜[2]。

NH3-SNCE 法則是在沒有催化劑的條件下，用還原劑把煙氣中的氮氧化物還原成無害的氮氣（N2）和水（H2O）的一種脫硝方，這種方法的缺點是反應(yīng)溫度比較狹窄、反應(yīng)效率比較低、氨氣消耗量較高、設(shè)備比較復(fù)雜。

再燃煤氣法（爐內(nèi)還原法）的反應(yīng)原理是：2NO+2CO →N2+2CO2，或者利用這種方法還原其他氣體，同時進(jìn)行氮氧化物的還原。煤氣再燃法的缺點是氮氧化物脫硝率比較低，只有60%左右。2015 年，某大學(xué)單位研究發(fā)明了“焦?fàn)t煤氣焚燒尾氣的中低溫SCR 脫硝技術(shù)”通過了專家的鑒定，這種方法所使用的催化劑是由黏土和礦物、二氧化錳的活性組分的載體，明顯降低了投資成本和使用成本[3]。

（二）焦?fàn)t煙氣治理脫硝技術(shù)

對焦化企業(yè)的焦?fàn)t煙氣脫硝主要有三種技術(shù)工藝，首先是選擇不催化還原的脫硝技術(shù)（SNCR），將脫硝劑加水稀釋以后噴入到焦?fàn)t煙道內(nèi)，其反應(yīng)的溫度范圍在850-1100℃之間，能夠有效的將氮氧化物還原為無毒無害的氮氣（N2）和水（H2O），可以實現(xiàn)20%-60%的脫硝效率，并且可以使用工業(yè)尿素或者氨水作為還原劑，化學(xué)反應(yīng)式為CO（HN2）2+NOX+O2→N2+CO2+H2O。另外，這種工藝的實際脫硝效率與反應(yīng)的溫度具有較大的關(guān)系，而最佳反應(yīng)溫度與焦?fàn)t煙氣中的組分有較大的聯(lián)系。因此噴射系統(tǒng)必須能夠保障在適宜的溫度區(qū)間內(nèi)發(fā)生反應(yīng)，其后為發(fā)生反應(yīng)的還原劑會導(dǎo)致氨泄漏，經(jīng)過下游的工藝進(jìn)入到脫硫渣，剩余部分氨泄漏則能夠通過煙氣排放出去。

其次是中溫選擇性的催化還原技術(shù)（SCR），該技術(shù)在320-420℃的環(huán)境中利用催化劑使焦?fàn)t煙氣中含有的氮氧化物與氨氣供應(yīng)系統(tǒng)中所注入的氨氣進(jìn)行混合，產(chǎn)生還原反應(yīng)，能夠生成水（H2O）和氫氣（H2），從而降低了氮氧化物的排放量，能夠有效的減少焦?fàn)t煙氣對環(huán)境的污染程度。最后是中低溫SCR 脫硝技術(shù)，這種技術(shù)最核心的內(nèi)容是對研制中低溫催化劑系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，在焦化企業(yè)中要適應(yīng)SCR 尾部布置和其他低溫作用的需求，從而實現(xiàn)對焦?fàn)t煙氣中的氮氧化物進(jìn)行脫除。

三、結(jié)語

綜上所述，改善傳統(tǒng)的煙氣治理技術(shù)是十分必要的，在社會經(jīng)濟(jì)的推動下，焦化企業(yè)數(shù)量將會越來越多，產(chǎn)生的煙道廢氣也會逐漸增多，為了貫徹環(huán)保發(fā)展理念，必須要研發(fā)和應(yīng)用科學(xué)先進(jìn)的煙氣治理技術(shù)，促進(jìn)焦化企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。