工业废气治理之焦化行业篇

工业废气治理之焦化行业篇
一、炼焦烟尘特点
焦炉烟尘污染源主要分布于炉顶、机焦两侧、和息焦。

焦炉烟尘发生于装煤、炼焦、推焦和息焦过程中。

炼焦烟尘难以捕集且含有焦油物质，焦粉磨琢性强，处理相当困难。

烟尘特点：
1、含污染物种类繁多，废气中含有煤尘、焦尘和焦油物质（主要由多环芳香族化合物组成，烷基芳烧含量较少，高沸点组分较多，热稳定性好。

其组分票含量较多，其余相对含量较少，主要有
1一甲基蔡、2—甲基蔡、荒、笏、氧笏、葱、菲、咔嗖、莹;I：、喳琳、花等），其中无机类的有硫化氢、氟化氢、氨、二硫化碳等，有机类的有苯类、酚类等多环及杂环芳妙。

2、危害性大，污染物多属有毒有害物质，烟尘的成分及含量如下表。

（单位g/t焦炭）
3、污染物发生源多、面广、分散，连续性与阵发性并存。

4、焦化粉尘中的焦粉磨损性强，易磨损管道与设备，粉尘中的焦油物质堵塞袋式除尘器的滤袋。

二、荒煤气净化技术
炼焦过程中，煤经高温干^（900-1050o C）,获得焦炭和荒煤气，荒煤气经冷却、洗涤净化及蒸储等工艺处理，制取焦油、粗笨、硫铁、硫磺之后的煤气称为焦炉煤气。

焦炉煤气是钢铁行业焦炉煤气、高炉煤气、转炉煤气中最重要的部分。

常见荒煤气净化工艺流程如下：
三、焦炉煤气脱硫脱硝技术
焦化行业炼焦炉工艺一般分为三种：即顶装工艺、捣固工艺以及清洁热回收工艺。

其中顶装工艺的炼焦炉炉型最为复杂、繁多，但根据国家相关政策(逐步淘汰落后、污染严重的4.3m以下焦炉，鼓励焦炉大型化趋势)、不同炭化室高度炉型的污染物产排量的特点，规模一般分为炭化室高度V4.3m顶装焦炉、4.3m~6m顶装焦炉(包括4.3m)以及炭化室高度26m焦炉三类；捣固焦炉以及清洁热回收焦炉这两类由于发展历史较短，炉型差异相对较小，炭化室高度相近，且其污染物产排放量差异不大。

1、焦炉烟气特点
(1)焦炉因其生产工艺的特殊性，烟气中NOx主要是在煤气高温燃烧条件下产生的，焦炉煤气含50%以上的氢气，燃烧速度快，火焰温度高达17009~1900。

(2,煤气中氮气与氧气发生氧化反应生成NOx,浓度一般为600毫克/立方米〜1500毫克/立方米，有的甚至高达1800毫克/立方米。

(2)焦炉烟气温度较低。

多数焦化企业为200o C^250o C,个别低至18(TC、高至28(TC；而火电厂烟气温度300o C"400o C。

在焦炉烟气温度低于250。

C的情况下，无法到达电厂脱硝工艺催化剂起活所要求的反应温度。

焦炉是一个复杂的热工设备，其动力源就是烟囱，依靠烟囱的自然吸力把焦炉燃烧的废气排出，所以为了使烟囱具备一定的吸力，烟囱必须具备一定的温度才行，焦炉烟气脱硫脱硝后的烟气温度不能低于130。

C的烟气露点温度，否则，会影响焦炉的正常生产。

因此，若采用湿法脱硫技术，还需要对烟囱开展热备。

（3）焦炉烟气中S02含量一般在50-1000mg∕Nm3o独立焦
化企业焦炉烟道气中S02值普遍偏高，在180。

C至230℃温度区间内，S02易转化为硫酸锭，造成管道堵塞和设备腐蚀，从而降低脱硫脱硝效率。

（4）焦炉烟气中含有焦油物质，由于脱硫脱硝系统进口温度较低（小于18（ΓC,已经到达焦油凝结温度约260℃）,此时焦炉烟道气中的气态焦油凝结成粘稠状物质，容易堵塞催化剂，造成系统阻力增加、脱硫效率降低。

同时，由于焦炉串漏，导致焦炉烟道气中含有一定微细颗粒物（无定形碳、炉墙材料颗粒物），这些微细颗粒物极易将催化剂堵塞。

因此，一般需要增设焦油吸附装置，采用焦炭或者活性炭作为吸附剂，通过毛细管的吸附作用，去除烟气中绝大部分的焦油。

当吸附量接近饱和时（表征为吸附装置阻力变大）,需要开展吸附剂的更换，焦油吸附装置采用整体抽屉式快装模块化设计，可以实现吸附剂的快速在线更换及检修。

（5）烟气含水量较大，一般在12-18%。

2、焦炉烟气污染物排放标准
3、焦炉烟气脱硫脱硝工艺
目前，焦炉烟气脱硝的主流工艺有选择性催化脱硝（SCR）、选择性非催化脱硝（SNCR）、活性炭法和氧化吸收法；焦化烟气主流的脱硫工艺为：NaHe03干法脱硫、活性炭干法脱硫、以碳酸钠为吸收剂的半干法脱硫、氨法脱硫等。

干法脱硫技术应用逐渐增加。

目前现有的焦炉烟气脱硫脱硝技术存在以下两个问题:
单独脱硫与单独脱硝组合顺序的选择，根据工艺条件要求,脱
硝需在高温下开展,脱硫需在低温下开展。

若选择先脱硫后脱硝，然后进入脱硝工序，脱硫须选用干法或半干法脱硫，否则还要对烟气开展再热，造成能源的浪费，并增加企业成本。

若选择先脱硝后脱硫,在脱硝催化剂作用下,烟气中S02被部分催化氧化成S03,生成的S03与逃逸的NH3和水蒸气反应生成硫酸氢铁，硫酸氢铁具有黏性和腐蚀性，会对脱硝催化剂和下游设备造成堵塞和腐蚀，从而影响脱硝效果及设备使用寿命。

焦炉烟气经脱硫脱硝后，可选择直接通过脱硫脱硝装置自带烟囱排放或由焦炉烟囱排放2种方式。

若选择直接通过脱硫脱硝装置自带烟囱排放，则当发生停电事故时，烟气必须通过焦炉烟囱排放，而焦炉烟囱由于长时间不使用处于冷态，无法及时形成吸力而导致烟气不能排放，从而引发爆炸等安全事故；脱硫脱硝后的烟气若选择通过焦炉烟囱排放,由于当前很多脱硫脱硝工艺经净化后焦炉烟气温度低于13（ΓC,这种低温将使烟囱吸力不够、排烟困难，从而引起系统阻力增大、烟囱腐蚀，不利于整个生产、净化系统稳定,甚至引起安全事故。

（1）钠基干法脱硫+除尘+低温脱硝工艺
该技术源自欧洲，已在国内得到推广应用，由于干法脱硫温降低，无需再对烟气补热，脱硫除尘后可直接进入烟气脱硝系统，或者脱硫后，直接进入利用脱硝除尘一体化滤袋开展脱硝除尘协同处理。

该工艺的特点一是装置投入使用后不影响焦炉的安全生产；净化后的烟气返回原焦炉烟囱，使其始终在热态运行满足焦炉生产所需的吸力；二是装置操作弹性强，污染物可以稳定到达焦化行业国家标准《炼焦化学工业污染物排放标准》对大气污染物的特别排放限值标准;三是采用干法脱硫，没有湿法脱硫带来的“气溶胶”产生的次生大气污染问题；四是脱硝反应是在脱硫+除尘完成
之后开展，将烟气中的对脱硝催化剂有影响的杂质(焦油，多钱盐、粉尘颗粒物等)已经脱除。

延长脱硝催化剂的使用寿命，减少频繁再生导致的开工率低下的问题。

(2)低温SCR脱硝+氨法脱硫+烟气再热技术
该技术脱硫脱硝效率均较高，但是存在SCR催化剂易堵塞，脱硫后需要消白等问题。

(3)SDA脱硫+SCR脱硝技术
该技术在**得到应用，采用旋转喷雾干燥法(SDA法)烟气脱硫，脱硫剂为Na2C03溶液，脱硫后烟气经布袋除尘收集颗粒物，脱硫剂循环利用。

脱硫后烟气升温喷氨，在脱硝催化剂的作用下脱硝。

该方案的特点是：一是钠基SDA脱硫。

适合焦炉烟气温度区间，脱硫反应动力优，烟气温降少，溶液制备简单，占地面积小。

二是系统内颗粒物净化。

脱硫并干燥的粉状颗粒进入布袋除尘器净化处理，防止对脱硝催化剂影响，实现颗粒物达标排放。

三是低温SCR脱硝。

SCR脱硝反应温度200〜225寸。

四是加热炉烟温调节。

配置加热炉补热、混合，燃烧强度自适应控制，满足脱硝反应温度均匀性要求。

五是脱硫脱硝一体化，SDA脱硫技术成熟，脱硫效率高，先脱硫便于实现低温脱硝。

缺点是脱硫烟温降低10℃,需要补热才能适应脱硝催化剂。

(4)焦炉烟气尘硫硝陶瓷催化滤管一体化技术
炉烟气脱硫脱硝除尘陶瓷滤管一体化技术，将传统的干法脱硫、过滤式除尘和低温SCR脱硝有效地集成结合在一起,具有以下特性：以陶瓷催化滤管为核心工艺部件，简化传统脱硫脱硝除尘的复杂流程，三合一，系统稳定可靠，通过空间优化和立体布置，可大大节约占地面积。

与干法脱硫相结合，采用全干法工艺流程，
无任何废水产生，达标烟气经烟囱排放，无需烟囱热备且工艺无白烟产生，过滤截留下的脱硫灰和粉尘主要以CaS04、CaS03、CaO 等物质存在，飞灰中无重金属离子，属于一般固体废物。

(5)低氮燃烧技术
低氮燃烧技术是在炉内采用各种燃烧手段来控制燃烧过程中NOX的生成，主要有空气分级燃烧、再燃烧技术、低NOX燃烧器等，该技术主要适用于燃煤锅炉和热风炉。

焦炉中已应用的类似技术有分段燃烧和废气循环，但对于已建成的焦炉，无法开展改造。

为控制NOX的生成，可通过控制燃烧温度、改变燃料构造来减少NOX的生成。

(6)活性炭法
活性炭法脱除NoX的过程类似于SCR反应过程，可认为是吸附与SCR过程相结合的一种方法，或低温的SCR反应。

炭材料既起催化剂的作用，同时还担负吸附剂的作用。

主要的反应是活性炭在90~250。

C之间催化复原NOX至氮气和水，此温度范围恰好在工业锅炉烟气排放的窗口温度内，同时脱硫脱硝后的活性炭能用多种手段再生，重复利用来降低成本,消除了二次污染。

商业化应用的活性炭脱硝工艺包括日本住友、日本J-POWER(MET-Mitsui-BF)和德国WKV等几种主流工艺。