焦化厂烟气脱硫脱硝及余热利用工艺

焦化厂烟气脱硫脱硝及余热利用工艺

摘要：伴随着焦化产业发展，就是带来了许多环境污染问题，在冶金焦化生

产领域中烟气的脱硫脱硝技术，越来越被环境保护单位关注各种硫化物污染排放

和NOx的污染排放问题，给生态环境带来了严重的破坏。近年来环境保护部门对

工业生产的排放指标要求越来越严格，在此背景之下，本文重点讨论焦化企业脱

硫脱硝工艺技术，从节能减排和环保性能角度出发进行技术改造和相应环境改善

措施分析。

关键词：焦化厂；焦炉；烟气；脱硫脱硝工艺技术

1焦化厂焦炉烟气处理难点

1.1烟气温度高

工厂锅炉燃烧运转时，焦炉烟气的一般生产过程：所装洁净煤经煤塔进行煤

炭输送，然后进入焦化区炭化室进行高温蒸馏生成焦炭；对其热处理操作过后，

将之与空气进行混合燃烧，产生的废气经过交换和热处理后，通过垂直排放通道、蓄热室等区域，最后到主烟道和烟囱。在这个过程中发现，焦炉烟气生成和排出

的初始热度较高，尽管经过系统内多个装置操作后，温度会发生一定程度的下降，但大部分焦炉烟气从烟囱排出后还是处于高温状态。除此之外，在焦化厂锅炉的

燃烧使用中，焦炉烟囱必须做好长久的保温措施。这个问题的存在会使焦炉烟气

的实际排出温度大于或等于限定温度值。

1.2烟气成分复杂，设备不稳定

在焦炉烟气的生产和排放中，烟气中混有多种含尘气体和混合物质，如氮氧

化物、二氧化硫等。另外，散布在烟道中的二氧化硫气体在与反应剂接触时还会

与氨发生反应，形成腐蚀性强的硫酸。烟气所含成分过于复杂，增加了处理工艺

的复杂程度与难度，且在长期针对含硫氨基酸的处理过程中，导致系统内各种设

备发生了不同程度的腐蚀与损害，焦炉烟气中的各种污染物难以单独完成转化。

2焦化厂主要焦炉烟气脱硫技术

2.1干法脱硫技术

干法脱硫工艺技术原理：碳酸钙固体在高温下喷入炉中进行锻造和燃烧，反

应生成氧化钙，后与焦炉烟气中的二氧化硫发生化学反应转化为硫酸钙。或根据

焦化厂的具体情况，通过活性炭吸附或电子束辐照的方式，将烟气中的二氧化硫

转化成硫酸或硫酸铵，该工艺也称为干法脱硫技术。无论采用何种方式，焦炉烟

气都与固体碱反应剂接触，烟气中的二氧化硫与固体碱吸收剂发生反应，然后进

一步转化为硫酸盐。为保证烟气脱硫的效率，加入的固体碱性反应剂应预先粉碎。在半干法脱硫过程中，所使用的碱性物质表面结构会形成一层液膜，烟气中的二

氧化硫会与液膜进行反应融合，从而提升烟气脱硫转化的效果。采用干法进行烟

气脱硫处理时，需要保证焦炉烟气的反应通道保持相对干燥。与其他焦炉烟气脱

硫工艺相较，干法烟气脱硫工艺在应用上拥有许多优势，如传热、传质能力强，

脱硫系统建设投入较低，具有较强的烟囱通风能力等。但该工艺同时还应用到诸

多大型设备的建设与应用中，有占地面积大、脱硫吸附剂在使用中消耗量较大、

烟气处理效率不高且处理后的气体含尘量高的缺点。

2.2湿法脱硫技术

当下，在大部分焦化厂的运作和生产环节中，湿法烟气脱硫工艺有诸多形式，应用最为广泛的有石膏法、废渣法和氨法三种。这里具体介绍这三种烟气脱硫技

术的应用原理、工艺特点及优缺点。石膏法脱硫的技术原理与操作流程：空气被

吹入转化设施后，硫酸钙被立刻氧化并转化为石膏，吹入的空气使灌浆更加均匀，并略微增加烟气脱硫率。烟气脱硫工业处理中，石膏法是大部分焦化厂最常用的

湿法烟气脱硫手段之一，石灰石是重要的脱硫剂。这种脱硫方法在实际应用中具

有使用范围较广、效果好、吸收剂利用率高且转化效果好、处理效果稳定的特点。同时，这种方法也具有烟气脱硫投入高、设备运转不稳定（经常发生设备腐蚀严重）、改造后石膏处置路径单一等缺点。废渣法则是将吸收塔烟气中的二氧化硫

采用石灰石浆液进行洗涤，从而将烟气中分布的二氧化硫接连转化为亚硫酸钙和

硫酸钙，以达到有效脱除二氧化硫的目的。尽管固体废物处理工艺具有诸多优点，但在实际应用中，该工艺往往存在设备结垢、堵塞和各种沉积物等问题，吸收塔

内这些物质的连续积累导致烟气脱硫可靠性不高。氨法主要利用氨水作为脱硫剂，液体转化剂用于净化焦炉烟气。处理后，烟气中的二氧化硫被去除。与其他工艺

手段相较，氨法脱硫工艺对焦炉烟气处理产物有着较高的回收价值，此外还有氨

蒸馏系统运行负荷小等应用优点。然而，氨法烟气脱硫工艺不是一种综合烟气处

理方案，不能与其他焦炉烟气脱硝工艺相结合，须要安装特定的处理装置。此外，该工艺还存在一些缺点，如副产品纯度波动大、烟气处理温度低、设备运行不稳

定等。

3常见的焦炉烟气脱硝工艺

3.1SCR烟气脱硝工艺原理

SCR工艺技术系统是最为成熟的。烟气脱硝工艺的理念是在适宜的温度下创

造一个焦炉烟气脱硝环境，调节催化反应温度，采用适当类型的催化剂和还原剂，将烟气中的氮氧化物转化形成水和氮气。

3.2先脱硫后脱硝

焦炉烟气干燥采用烟气干燥、脱硫和烟气加热，是烟气脱硝工艺的主要工艺。脱硫系统

的具体技术工艺操作要求和主要工艺：首先，只需将干法脱硫焦炉烟气系统加热至烟气干燥

脱硫装置系统，快速去除干燥炉烟气系统中残留的气态二氧化硫混合物；然后，其烟气系统

的脱硫烟气经脱硫后直接引至脱硫焦炉烟气系统，通过SCR脱硝炉烟气系统直接对热脱硝烟

气进行热转化。在整个脱硫工艺系统运行过程中，首先我们需要对其脱硫烟气系统进行高温

预热，以进行连续的高温加热和处理；处理后的脱硫焦炉烟气系统进入其余热锅炉烟气循环，开始进行连续低温加热；最后一步是将几乎所有通过烟气脱硫脱硝技术操作规程的烟气脱硫

和焦炉烟气脱硫直接从高炉主风烟囱排放到高炉外的空气过滤器。该脱硫和排烟处理工艺具

有前两个显著的主要特征：在烟气预处理中，湿法脱硫烟气和烟气脱硝后的预处理可以有效

地大大降低脱硫焦炉烟气系统运行过程中烟气中总二氧化硫的污染排放浓度水平，整个脱硫

烟气装置烟气处理产生的烟尘污染总量和整个工艺系统烟气中产生的硫酸氧化物烟气等各种

有毒杂质大大减少，延长了整个脱硫焦炉装置系统的实际运行和实际使用寿命。但是，鉴于

工厂对清洁高效的生产和运营环境的实际要求，考虑到生产、运营和管理的成本节约，不应

盲目推荐企业采用新型湿法烟气除尘脱硫工艺。

3.3先脱硝后脱硫