焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝技術(shù)進(jìn)展與建議

劉翔(鎮(zhèn)江華東安全科學(xué)研究院有限責(zé)任公司，江蘇 鎮(zhèn)江 212000)

0 引言

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，大眾生活質(zhì)量不斷提升，社會(huì)環(huán)保生態(tài)問題逐漸引起了大眾的重視，相關(guān)部門對(duì)于焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝工藝技術(shù)的需求也不斷升高。在焦化廠焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝過程中會(huì)向大氣排放含有氮氧化物和二氧化硫等污染物的煙氣，這些煙氣不但會(huì)破壞空氣質(zhì)量，還會(huì)造成酸雨，從而導(dǎo)致嚴(yán)重大氣污染問題。目前焦化廠焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝工藝處理技術(shù)得到了一定的升級(jí)，這些處理工藝也為控制焦化廠煙氣污染提供了參考[1]。

1 焦?fàn)t煙氣概述

焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝煙氣產(chǎn)生的過程主要是儲(chǔ)煤區(qū)生產(chǎn)的煤體直接從走廊運(yùn)輸?shù)矫核?，?jīng)過漏嘴送入碳化室，后經(jīng)過高溫處理成為焦炭。而焦?fàn)t在加熱過程中產(chǎn)生的氣體會(huì)運(yùn)輸?shù)讲煌娜紵?，在燃燒室中與空氣混合燃燒，燃燒廢氣會(huì)通過通道處理加工后排出室外。焦?fàn)t的生產(chǎn)方式較為特殊，焦?fàn)t所排出的煙霧中含有各種混合物和氣體，其中含量較多的就是氮化物和氧化物，因此這些氣體需要經(jīng)過脫硫脫硝處理后才能排出室外。焦?fàn)t煙氣內(nèi)部含有的二氧化碳會(huì)在高溫燃燒后形成，焦?fàn)t內(nèi)部由于氫氣體積較大致使燃燒速度較快，在燃燒過程中氧氣與氮?dú)鈺?huì)在高溫作用下產(chǎn)生氧化反應(yīng)形成二氧化氮[2]。結(jié)合實(shí)際情況來(lái)進(jìn)行分析，焦?fàn)t內(nèi)部煙氣有以下幾種特點(diǎn)。

首先，煙氣溫度始終保持在250 ℃左右。其次，焦?fàn)t煙氣成分構(gòu)造非常復(fù)雜，在焦?fàn)t排出煙氣中二氧化硫的成分最高，濃度保持在300 mg/Nm3，焦?fàn)t煙氣中的二氧化硫會(huì)與氨元素產(chǎn)生硫氨酸，加速管道腐蝕。最后，焦?fàn)t煙氣溫度較高，因此需要焦?fàn)t管道處于受熱準(zhǔn)備中。焦?fàn)t煙氣在脫硫脫硝之后需要將煙氣溫度保持在100 ℃左右，在焦?fàn)t煙氣脫硝過程中需要對(duì)脫硝系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，保證系統(tǒng)在正常狀況下進(jìn)行脫硝[3]。另外，相關(guān)人員還需重視煙氣脫硫脫硝過程中的安全因素，使焦?fàn)t能夠穩(wěn)定生產(chǎn)，為工作人員提供安全可靠的工作環(huán)境。

2 焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝技術(shù)進(jìn)展

例如，南鋼電廠燒結(jié)煙氣氨法脫硫運(yùn)營(yíng)過程中主要使用的是氨法脫硫工藝，在使用氨法脫硫工藝中腐蝕問題成為脫硫過程中較為重要的環(huán)節(jié)，腐蝕現(xiàn)象會(huì)對(duì)脫硫過程產(chǎn)生嚴(yán)重影響。因此這時(shí)相關(guān)負(fù)責(zé)人結(jié)合氨法脫硫過程中存在的腐蝕現(xiàn)象進(jìn)行分析，并對(duì)比各種不同材質(zhì)之間抗腐蝕性能的差異，從而得出非金屬材質(zhì)相比不銹鋼材質(zhì)抗腐蝕性能強(qiáng)，同時(shí)非金屬材質(zhì)的成本要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于不銹鋼材質(zhì)，這也為電廠內(nèi)氨法脫硫工藝的有效實(shí)施和運(yùn)營(yíng)奠定了基礎(chǔ)[4]。

2.1 干燥脫硫

干燥脫硫方式主要是使用干燥劑來(lái)進(jìn)行脫硫，在煙道中使用固體堿性吸收劑能夠使其與緊密接觸，并吸收其中存在的硫元素。在一般情況下，任何二氧化硫物質(zhì)都會(huì)與堿性物質(zhì)產(chǎn)生反應(yīng)生成硫酸鹽和亞硫酸鹽，因此為了加速反應(yīng)發(fā)生，需要保證固體堿性物質(zhì)呈松散狀態(tài)，使其充分與氣體相接觸，提升脫硫質(zhì)量和脫硫效率。半干燥煙道氣脫硫方式主要是在煙道氣中加入水，堿性物質(zhì)在遇到水之后會(huì)在其表面形成一層膜，這時(shí)再添加二氧化硫，會(huì)讓固體堿性物質(zhì)具有極高的反應(yīng)速度。干燥脫硫法中脫硫之后的處理方式都是在較為干燥的環(huán)境中進(jìn)行，而這種方法不會(huì)對(duì)設(shè)備造成較為嚴(yán)重的腐蝕也不會(huì)產(chǎn)生化學(xué)污水，排放氣體的時(shí)候溫度不會(huì)逐漸下降，能夠提升管道通風(fēng)擴(kuò)散的能力[5]。但是這種干燥劑脫硫方式效率較低，需要較大的設(shè)備，不夠便捷。

2.2 濕法煙氣脫硫工藝

濕法煙氣脫硫工藝在世界范圍內(nèi)都較為統(tǒng)一，主要是利用石灰石、碳酸鈉作為洗滌劑來(lái)去除煙氣中存在的硫化物，濕法煙氣脫硫工藝的發(fā)展時(shí)間較長(zhǎng)，這也使其經(jīng)過了充分的改進(jìn)和完善。在不斷發(fā)展和演變的過程中，濕法脫硫手段脫硫工藝技術(shù)較為成熟能夠保證脫硫量達(dá)到95%，另外，濕法煙氣脫硫工藝產(chǎn)能較大能夠適合各種煤體，投入成本較低，能夠有效回收利用。濕法煙氣脫硫工藝由于其脫硫成本較低，在眾多焦化廠焦?fàn)t煙氣脫硫領(lǐng)域得到了廣泛使用，這種脫硫方式的脫硫效率較高，能夠有效滿足二氧化硫的處理需求。但濕法脫硫工藝的弊端在于脫硫過程中會(huì)產(chǎn)生脫硫廢水，這些化學(xué)污水具有一定的腐蝕性，同時(shí)濕法煙氣脫硫中使用的石灰石和碳酸鈉的獲得途徑較少。因此這時(shí)焦化廠可以借助氨脫硫技術(shù)消除管道中存在的殘留氧氣，可以使用焦化廠回收處理系統(tǒng)進(jìn)行處理，選擇較為適合的載體作為反應(yīng)激化劑，例如氨水。激化劑的加入能夠降低系統(tǒng)脫硫壓力還能夠清除煙道中存在的氣體，這種操作較為簡(jiǎn)便同時(shí)脫硫效率較高[4]。

2.3 煙氣脫硝工藝

焦化廠中存在多種脫硝工藝，而在這其中催化還原法的脫硝效率較高，使用范圍非常廣且技術(shù)成熟。催化還原法需要使用一定量的催化劑，有選擇的將其中的二氧化碳還原為水和氮，催化反應(yīng)過程中需要將溫度控制在400 ℃內(nèi)。催化還原法沒有其他介質(zhì)，可以通過增加催化劑負(fù)載量來(lái)提升脫硝效率，脫硝效率高達(dá)90%。焦化廠在設(shè)計(jì)系統(tǒng)的時(shí)候需要將煙氣溫度作為催化劑的重要選擇指標(biāo)，催化還原法需要在400 ℃高溫下進(jìn)行使用，同時(shí)催化反應(yīng)過程中的溫度會(huì)直接影響到脫硝效率。因此想要進(jìn)一步掌握焦?fàn)t煙氣脫硝質(zhì)量就要相關(guān)人員對(duì)加熱系統(tǒng)進(jìn)行改良，有效控制催化反應(yīng)過程中的溫度。其次，SCR催化劑脫硝與改良型催化劑能夠顯著降低反應(yīng)速率和反應(yīng)溫度，但是在低溫環(huán)境下進(jìn)行脫硝尚處于實(shí)驗(yàn)階段，無(wú)法投入工業(yè)應(yīng)用。因?yàn)榘痹睾投趸驎?huì)在低溫下產(chǎn)生反應(yīng)形成銨鹽，降低催化劑催化效果，而低溫脫硝下催化劑采購(gòu)價(jià)格較高，這也增加了脫硝成本[6]。

3 焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝技術(shù)發(fā)展方向

現(xiàn)如今，我國(guó)很多焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝技術(shù)均滿足了煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)，并且也符合標(biāo)準(zhǔn)特別限制規(guī)范要求。然而，這部分技術(shù)使用的工藝設(shè)備運(yùn)行費(fèi)用高昂且需要較大的投資，另外，在焦?fàn)t使用期限內(nèi)甚至更長(zhǎng)時(shí)間，到底能不能長(zhǎng)期保持一定的穩(wěn)定性，能不能一直達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)與要求，需要時(shí)間去檢驗(yàn)。焦?fàn)t煙氣中有各類雜質(zhì)存在，這部分雜質(zhì)會(huì)使SCR催化劑喪失活性，為此，設(shè)計(jì)單位應(yīng)該應(yīng)用行之有效的舉措優(yōu)化其工藝，且生產(chǎn)單位應(yīng)提升技術(shù)操作能力，并結(jié)合具體實(shí)況將應(yīng)急預(yù)案做好，最終切實(shí)實(shí)現(xiàn)工藝裝置質(zhì)量與水平的提升。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，隨著國(guó)家環(huán)保政策日益嚴(yán)格，焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝治理勢(shì)在必行。一般地區(qū)企業(yè)應(yīng)著力于強(qiáng)化在生產(chǎn)過程中的控制措施以實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放，特別限制地區(qū)企業(yè)需考慮增設(shè)煙氣凈化裝置以實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。工業(yè)生產(chǎn)要想在最大程度降低對(duì)生態(tài)環(huán)境危害的基礎(chǔ)上，得到進(jìn)一步發(fā)展，就需要加強(qiáng)先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用。焦?fàn)t煙氣中的SO2、NOx等污染物是造成大氣污染的所在，為了使這些污染物得到凈化，需要加強(qiáng)脫硫脫硝技術(shù)的應(yīng)用，根據(jù)焦?fàn)t煙氣的性質(zhì)和有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，本文對(duì)目前焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝工藝進(jìn)行了論述，并研究了脫硫脫硝工藝技術(shù)[7]。想要進(jìn)一步提升焦化廠焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝整體質(zhì)量就需要相關(guān)部門對(duì)其加大投入，并進(jìn)一步改進(jìn)和完善標(biāo)準(zhǔn)煙氣脫硫脫硝技術(shù)，為脫硫脫硝工作的有效開展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。