摘要：分析了天鐵集團(tuán)焦化廠煉焦生產(chǎn)過程中排放的煙氣中二氧化硫、氮氧化物等煙氣污染物的生成原因及其物理化學(xué)性質(zhì)。結(jié)合相關(guān)環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)，分析比較了濕法脫硫、干法脫硫技術(shù)、選擇性催化還原法（SCR）這幾種現(xiàn)有的比較成熟的煙氣脫硫脫硝方法，闡述了其優(yōu)缺點(diǎn)，并針對(duì)相關(guān)問題進(jìn)行了分析總結(jié)改進(jìn)，為焦化廠煙氣脫硫脫硝工藝的設(shè)計(jì)運(yùn)行提供了基礎(chǔ)。
1前言
天鐵集團(tuán)焦化廠現(xiàn)有JN60-6型焦?fàn)t兩座，設(shè)計(jì)年產(chǎn)120萬噸焦炭。煉焦生產(chǎn)過程中排放的煙氣含有二氧化硫、氮氧化物等煙氣污染物，由其轉(zhuǎn)變而來的PM2.5占空氣中PM2.5總量的40%~50%，同時(shí)它們也是形成酸雨的主要物質(zhì)，會(huì)導(dǎo)致一系列環(huán)境問題。隨著脫硫脫硝技術(shù)的不斷成熟，為最有效治理煉焦煙氣污染物，特別是其中的氮氧化物提供了技術(shù)保障。
本文主要分析了現(xiàn)在比較成熟的脫硝工藝技術(shù)方法，為以后焦化廠脫硫脫硝工藝的設(shè)計(jì)運(yùn)行提供了基礎(chǔ)。
2焦?fàn)t煙氣的特點(diǎn)
由備煤車間來的洗精煤，由運(yùn)煤通廊運(yùn)入煤塔，由煤塔漏嘴經(jīng)裝煤車按序裝入炭化室，在950-1050度的溫度下高溫干餾成焦炭。焦?fàn)t加熱用回爐煤氣由外管送至焦?fàn)t各燃燒室，在燃燒室內(nèi)與經(jīng)過
蓄熱室預(yù)熱的空氣混合燃燒，燃燒后的廢氣經(jīng)跨越孔、立火道、斜道，在蓄熱室與格子磚換熱后經(jīng)分煙道、總煙道，最后從煙囪排出。
焦?fàn)t因其生產(chǎn)工藝的特殊性，煙囪排放的熱煙氣中含二氧化硫、氮氧化物、粉塵，氮氧化物含量較高，煙氣需進(jìn)行脫硫脫硝除塵處理后方可滿足排放要求。煙氣中NOx主要是在煤氣高溫燃燒條件下產(chǎn)生的，焦?fàn)t煤氣含50%以上的氫氣，燃燒速度快，火焰溫度高達(dá)1700-1900度，煤氣中氮?dú)馀c氧氣在1300度左右會(huì)發(fā)生激烈的氧化反應(yīng)，生成NOx。
總體來說，焦?fàn)t煙氣具有以下特點(diǎn)：一是焦?fàn)t煙氣溫度范圍基本為180-300度，溫度波動(dòng)范圍較大；二是焦?fàn)t煙氣成分復(fù)雜，NOx含量偏高，濃度一般為350mg/Nm3-1200mg/Nm3；三是焦?fàn)t煙氣中含有SO2，在180度至230度溫度區(qū)間內(nèi)，SO2易與氨反應(yīng)轉(zhuǎn)化為硫酸銨，造成管道堵塞和設(shè)備腐蝕；四是焦?fàn)t煙囪必須始終處于熱備狀態(tài)。也就是說，煙氣經(jīng)脫硫脫硝后，最后排放溫度還得保證在130度左右。
3常見的煙氣脫硫工藝及其特點(diǎn)
煙氣中的SO2是弱酸性物質(zhì)，與適當(dāng)?shù)膲A性物質(zhì)反應(yīng)可脫除煙氣中SO2。按照吸收劑的形態(tài)，脫硫工藝一般可分為干法（半干法）和濕法。
3.1干法（半干法）脫硫工藝特點(diǎn)
在干法和半干法煙道氣脫硫系統(tǒng)中，固體堿性吸收劑被噴入煙道氣流中，或通過讓煙氣穿過堿性吸收劑床的方式使其與煙道氣相接觸。無論哪種情況，煙氣中的SO2都是與固體堿性物質(zhì)反應(yīng)，生成相應(yīng)的亞硫酸鹽和硫酸鹽。為了使這種反應(yīng)能夠進(jìn)行，固體堿性物質(zhì)必須是十分疏松或相當(dāng)細(xì)碎。在半干法煙道氣脫硫系統(tǒng)中，水被加入到煙道氣中，以在堿性物質(zhì)顆粒物表面形成一層液膜，SO2溶入液膜，加速了與固體堿性物質(zhì)的反應(yīng)。干法脫硫技術(shù)的脫硫吸收和產(chǎn)物處理均在干狀態(tài)下進(jìn)行，該法具有無污水廢酸排出、設(shè)備腐蝕程度較輕，煙氣在凈化過程中無明顯降溫、凈化后煙溫高、利于煙囪排氣擴(kuò)散等優(yōu)點(diǎn)，但存在脫硫效率低、脫硫劑利用率低、反應(yīng)速度較慢、設(shè)備龐大、反應(yīng)后煙氣含塵量大需要增加除塵裝置等問題。
3.2濕法脫硫工藝特點(diǎn)
世界各國(guó)的濕法煙氣脫硫工藝流程、形式和機(jī)理大同小異，主要是使用石灰石（CaCO3）、石灰（CaO）或碳酸鈉(Na2CO3)等漿液作洗滌劑，在反應(yīng)塔中對(duì)煙氣進(jìn)行洗滌，從而除去煙氣中的SO2。這種工藝已有50年的歷史，經(jīng)過不斷地改進(jìn)和完善后，技術(shù)比較成熟，而且具有脫硫效率高(90%-98%)，機(jī)組容量大，煤種適應(yīng)性強(qiáng)，運(yùn)行費(fèi)用較低和副產(chǎn)品易回收等優(yōu)點(diǎn)。
石灰石(石灰)-石膏濕法煙氣脫硫工藝由于吸收劑價(jià)廉易得，在濕法脫硫領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。該工藝的特點(diǎn)是脫硫效率高(>95%)、吸收劑利用率高(>90%)、能適應(yīng)高濃度SO2煙氣條件。缺點(diǎn)是基建
投資費(fèi)用高、水消耗大、脫硫廢水具有腐蝕性，最主要的是原料石灰石需要采購(gòu)，副產(chǎn)品亞硫酸鈣不好處理。
焦化廠一般可以采用氨法脫硫技術(shù)。氨法脫硫不但可以脫除煙氣中的SO2，生產(chǎn)出的硫酸銨和硫酸氫銨化肥產(chǎn)品還可以進(jìn)入焦化廠回收車間硫銨系統(tǒng)加以處理利用生成硫銨產(chǎn)品。同時(shí)該系統(tǒng)利用一定濃度的氨水作為脫硫劑，可以使用回收車間剩余氨水，減少回收車間蒸氨系統(tǒng)負(fù)荷，一舉三得。氨法脫硫采用液體吸收劑洗滌煙氣以除去SO2，所用設(shè)備比較簡(jiǎn)單，操作容易，脫硫效率高。
其反應(yīng)原理為：
NH3+SO2+H2O=NH4HSO3；
NH4HSO3+NH3=(NH4)2SO3；
(NH4)2SO3+SO2+H2O=2NH4HSO3；
(NH4)2SO3+1/2O2+H2O=(NH4)2SO4
氨法脫硫不是一體化技術(shù)，不能同時(shí)進(jìn)行脫硝，需要單獨(dú)再建設(shè)脫硝系統(tǒng)；副產(chǎn)品硫銨化肥品質(zhì)受氨水質(zhì)量影響，其純度難達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。所以氨法脫硫?qū)Π彼焚|(zhì)有一定要求，可以采用經(jīng)陶瓷膜過濾器過濾后的氨水；脫硫后煙氣溫度較低，排放易形成煙氣拖尾，需要加煙氣加熱裝置；硫銨鹽液塔內(nèi)結(jié)晶，易附著在塔壁或噴淋管道上，造成管路堵塞和嚴(yán)重腐蝕，設(shè)備選材要求高，腐蝕嚴(yán)重，需考慮防腐以及清洗裝置。