摘要：《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171—2012)对焦炉烟囱污染物的排放浓度限值提出了更严格的要求:SO2≤50mg/m3，NOx≤500mg/m3;执行特别排放限值的地区要求SO2≤30mg/m3，NOx≤150mg/m3。因此国内炼焦行业实施烟气末端治理以满足日益严格的环保要求。尽管电厂的脱硫脱硝技术比较成熟，但由于焦炉烟气的特殊性，不能完全将电厂的脱硫脱硝技术直接用于焦炉烟气的治理。焦炉烟气由于煤质不同，SO2、NOx的浓度变化范围广且浓度高，随着焦炉换向操作，烟气成分呈现大幅波动，同时焦炉烟气的温度较低，一般在180～300℃，多数在200～230℃。由于焦炉炉体存在窜漏，焦炉烟气含有硫化氢、一氧化碳、甲烷、焦油等多种污染物，与电厂废气相比成分复杂。
关键词：焦炉烟气脱硫脱硝技术；发展现状；措施
引言
炼焦是冶铁炼钢的重要保障。炼焦过程产生的烟气中含有大量SO2、NOx及颗粒物等大气污染物，排放入大气会严重影响自然生态环境和人类身心健康。为缓解经济发展与环境保护间的矛盾，环保部门相继出台了更为严格的炼焦污染物排放标准。但是，许多焦化企业原有的脱硫脱硝设施已不能满足污染物排放新标准的要求，为此，对现有环保设施进行升级改造已成为这类企业亟待解决的重要问题。
1焦炉烟气特点概述
洗精煤由漏嘴通过煤车并依次进入炭化室，然后在1000℃的高温下处理后成为焦炭，焦炉加热使用回炉气体从外管输送到炼焦炉的不同燃烧室，并且在燃烧室与预热的空气混合并燃烧，燃烧得到的废气通过垂直火道和斜道后，在通过分烟道、总烟道时利用储热室和格子砖进行换热，然后排出。其排出的热烟气含有各种混合物和粉尘等气体，其中氮氧化物较多，需要烟气经脱硫、脱硝、除尘后方可排出。烟气中的二氧化氮在高温燃烧后出现，焦炉煤气含有的氢气体超过50%，燃烧速度相对较快，火焰燃烧温度~1800℃，其间，氧气和氮气将在~1300℃发生明显的氧化反应后产生NO2。从一般的角度来看，焦炉烟气具有以下明显的特征。第一，其中烟气的温度范围为200～300℃；第二，SO2的成分较高，其浓度在140～450mg/Nm3，二氧化硫容易与氨发生反应形成硫铵酸，会使管道堵塞和设备腐蚀；第三，焦炉烟囱需要一直处在受热准备的状态，就是在脱硫脱硝后，最终排出温度要控制在~150℃。
2焦炉烟气的主要污染物来源、控制与排放特征
2.1颗粒物
颗粒物含量与焦炉的加热煤气种类密切相关。用焦炉煤气加热的焦炉，烟气中的颗粒物含量一般在10～20mg/m3，而燃烧混合煤气的焦炉烟气则在30～50mg/m3。此外，烟气中的颗粒物含量还与焦炉的窜漏情况密切相关，炉龄较长、窜漏严重的焦炉，烟气中会混入少量的煤、焦颗粒等微尘，颗粒物含量一般较高。对一些采用先脱硝(SCR)后脱硫工艺的焦炉，特别是烟气中SO2含量较高时，在向烟气中喷氨瞬间，SO2/SO3会迅速与NH3反应生成(NH4)2SO4和(NH4)2SO3细颗粒物，甚至形成气溶胶，不仅令烟气中的颗粒物含量增加，还提高了脱除难度。
2.1SO2
焦炉烟气中的SO2主要来源于加热煤气中的H2S及噻吩等含硫有机物的燃烧，其排放强度取决于加热煤气的种类、煤气的硫含量和焦炉的窜漏情况，一般在60～800mg/m3。
对于燃烧焦炉煤气的焦炉，回炉煤气H2S含量是影响烟气SO2排放的关键因素，确保回炉煤气H2S含量脱除到20mg/m3以下，是减少烟气中SO2含量、降低脱硫难度的最佳方式;而对于燃烧混合煤气的焦炉，控制高炉高硫焦的使用量，提高炉渣脱硫效率，控制高炉煤气的硫含量，是减少焦炉烟气SO2排放的有效方法。此外，减少焦炉的窜漏，控制入炉煤的硫含量，也是减少焦炉荒煤气进入燃烧室燃烧而导致烟气中SO2含量升高的必要手段。
3焦炉烟气脱硫脱硝技术
3.1及时调整烟道翻板开度
焦炉烟气主要依靠引风机抽出后进行净化处理，烟囱自身产生的吸力会随温度变化而变化，北方冬季夏季温差较大，往往冬天的烟囱吸力比夏天大。烟囱吸力变大会严重制约引风机吸力，导致从原有烟道开孔取气的闸板处串漏一部分未经净化直接排入烟囱的烟气，影响脱硫脱硝效果。为此，在冬夏两季或者降温幅度较大时，及时降低引风机后的烟道翻板开度和提高引风机转速，使风机入口吸力，由3000kPa增长至3500kPa，以减少闸板串漏烟气。
3.2SDS脱硫+布袋除尘器+SCR脱硝
SDS脱硫+布袋除尘器+SCR脱硝施工工艺，在一定程度上相较于其他脱硫脱硝工艺来讲，这种技术手段不仅具有极高的脱硫效率，同时这种操作系统简单，运行稳定，从根本上保障了企业的经济、社会效益，从目前来看，SDS脱硫+布袋除尘器+SCR脱硝施工工艺的具体流程为：首先，在应用SDS脱硫+布袋除尘器+SCR脱硝施工工艺时，为从根本上提高施工工艺的工作质量，需将焦炉内的所有烟气全部进入SDS脱硫反应器中，从而为其后期的脱硫处理操作的顺利进行打下坚实基础；其次，SDS脱硫为干法脱硫，将脱硫剂（小苏打）喷入反应器后，小苏打瞬间与SO2反应生成硫酸钠，处理后的烟气温降≤10℃，再经过布袋除尘器净化后温度＞180℃，进入脱硝反应器中，由于进入SCR脱硝的烟气温度≥180℃，且SO2及粉尘浓度低，满足低温SCR脱硝要求，保证了烟气脱硝的顺利进行；再次由SDS脱硫+布袋除尘器+SCR脱硝装置处理后的烟气经余热回收后进入原烟囱排入大气；最后，因为经过低温SCR脱硝及余热回收后，进入烟囱前烟气温度≥150℃，烟囱始终处于热备状态，保证焦炉安全运行。在进行SDS脱硫+布袋除尘器+SCR脱硝的操作工艺时，为有效地提高脱硫脱硝效率，选择小苏打成分作为脱硫吸收剂，究其原因是因为这种吸收剂化学吸附去除烟气中的酸性污染物，同时，它还可通过物理吸附去除一些无机和有机微量物质。此工艺将小苏打细粉直接喷入高温烟气，在高温下碳酸氢钠分解生成碳酸钠Na2CO3、H2O和CO2，碳酸钠与SO2反应生成硫酸钠，反应活性高。SDS脱硫反应过程无需喷水，整个脱硫系统温降小，脱硫系统就不存在堵塞与腐蚀的问题，降低了设备后期运行难度，与此同时最主要的一点，脱硫吸收剂为提高利用率，需要研磨后喷入脱硫反应器，有效地降低了运行成本，为企业的进一步发展也打下了坚实基础。
4焦炉烟气脱硫脱硝技术发展方向分析
当前，多种焦炉烟气脱硫脱硝技术达到了烟气排放标准，也能够满足标准特别限值要求。但是这些技术使用的工艺设备存在着投资和运行费用高的问题。且在焦炉寿命期甚至更长时间内，能否保持长期稳定运行、持续满足排放要求还需要时间的检验。焦炉烟气中存在各种各样的杂质，这些杂质会导致SCR催化剂失去活性，设计单位需要采取有效措施对工艺进行优化，生产单位要强化技术操作，做好应急预案，使工艺装置得到进一步的提升。
结语
人们要不断改进焦炉烟气脱硫脱硝工艺，为脱硫脱硝工作的顺利开展提供有效指导。
参考文献
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