根據(jù)2012年實(shí)施的《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB16171-2012)，焦化企業(yè)必須在2015年1月1日前達(dá)到新的污染控制水平。新標(biāo)準(zhǔn)對(duì)現(xiàn)有企業(yè)給出了兩年多的過(guò)渡期，面對(duì)國(guó)家新的污染物排放限值執(zhí)行期的臨近，焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝的治理已經(jīng)提上許多焦化企業(yè)的議事日程。煉焦環(huán)保新標(biāo)準(zhǔn)要求一般地區(qū)焦?fàn)t煙囪SO2排放濃度必須限值為50mg/m-3，NOx限值為500mg/m-3;特殊地區(qū)焦?fàn)t煙囪SO2排放濃度限值為30mg/m-3，NOx排放濃度限值為150mg/m-3[1]。
焦?fàn)t煙氣處理的難點(diǎn)在于脫硝。傳統(tǒng)的SCR脫硝技術(shù)適用的溫度范圍在320~420℃，因?yàn)闊煔庵械腟O2會(huì)和NH3進(jìn)行反應(yīng)，溫度過(guò)低就會(huì)結(jié)晶，堵塞脫硝催化劑表面微孔，造成脫硝催化劑中獨(dú)。
市面上可見(jiàn)的低溫脫硝技術(shù)所需的溫度也一般都在220℃以上，目前，已知的只有中冶焦耐的低溫SCR脫硝技術(shù)溫度范圍低可至150℃，但要想保持較高的脫硝效率仍需200℃以上的溫度。因?yàn)槠錅囟炔粔騍CR脫硝技術(shù)所需溫度，而低溫脫硝的性難題是SO2中獨(dú)難以避免，如果要避免SO2中獨(dú)就需要先脫硫，能夠和低溫SCR脫硝技術(shù)相配合的只能是半干法脫硫技術(shù)和干法脫硫技術(shù)。濕法脫硫技術(shù)則完全不能與低溫脫硝技術(shù)配合，因?yàn)闀?huì)使煙氣溫度大幅降低[2]。
一、傳統(tǒng)工藝對(duì)比
對(duì)傳統(tǒng)的脫硫脫硝工藝及其相應(yīng)的技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比，工藝方案如表1、2。
1. 焦化廠煙氣特點(diǎn)
(1)溫度不高焦?fàn)t煙道氣的溫度一般在180~320℃之間;
(2)成分復(fù)雜焦?fàn)t煙道氣中含有大量的有機(jī)氣體，可能會(huì)對(duì)關(guān)鍵成分檢測(cè)造成干擾;
(3)含硫不高一般含在200~500mg˙Nm-3之間，平均約為450mg˙Nm-3;
(4)NOx較高一般為1800mg˙Nm-3左右;(5)塵含量低一般為1800mg˙Nm-3左右;(6)煙囪需要熱備處于安全的需要，焦化行業(yè)需要煙囪要進(jìn)行熱備，熱備溫度一般為130℃，甚至更高。
2. 國(guó)內(nèi)焦化煙氣脫硫脫硝技術(shù)對(duì)比
通過(guò)調(diào)研，統(tǒng)計(jì)了國(guó)內(nèi)一部分針對(duì)焦化行業(yè)煙氣脫硫脫硝的技術(shù)。包含了企業(yè)的工藝路線及相應(yīng)采用相應(yīng)技術(shù)的環(huán)保企業(yè)，并簡(jiǎn)單的對(duì)技術(shù)進(jìn)行了說(shuō)明。具體內(nèi)容見(jiàn)表3。
二、焦化行業(yè)常見(jiàn)的幾種脫硫脫硝技術(shù)
在能夠達(dá)標(biāo)排放的前提下，并充分考慮煙囪熱備的因素，總結(jié)出幾種用于焦化行業(yè)煙氣處理的組合技術(shù)。
1. 升溫+SCR脫硝+(余熱回收)+濕法脫硫+濕式電除塵+加熱空氣設(shè)備
如圖1(a)，此類技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)成熟，脫硫脫硝工程造價(jià)低。缺點(diǎn)要是能耗高、副產(chǎn)物價(jià)值低、有二次污染。造成能耗高的原因是煙氣本身的熱能在濕法脫硫過(guò)程中被大量浪費(fèi)，進(jìn)煙囪前還需要加熱回來(lái)，所以能耗很高。另外，由于脫硝是在SCR技術(shù)使用范圍的下限運(yùn)行，如果NOx本身較高，又需要按特別排放限制值控制，脫硝效率很難達(dá)到。而濕法脫硫的脫硫產(chǎn)物可能形成二次污染，脫硫后煙氣排放液有形成白煙污染的風(fēng)險(xiǎn)。
此類技術(shù)是目前應(yīng)用較多的技術(shù)之一，由于技術(shù)成熟，用戶使用起來(lái)操作風(fēng)險(xiǎn)較低。此類技術(shù)雖然一次性較低，但綜合運(yùn)行成本較高，長(zhǎng)期運(yùn)行對(duì)企業(yè)成本控制十分不利。其中僅煙氣加熱和空氣熱備的能源消耗成本就十分高昂。
2. SCR脫硝+半干法脫硫+布袋除塵+(升溫?zé)醾?
如圖1(b)，此類技術(shù)較為成熟，但半干法脫硫技術(shù)的成熟度略低于濕法脫硫技術(shù)。該技術(shù)相比濕法脫硫技術(shù)。該技術(shù)相比濕法脫硫技術(shù)對(duì)煙氣本身的熱能浪費(fèi)要少了許多，可以滿足130℃的煙囪熱備要求。此外還帶來(lái)了另一種風(fēng)險(xiǎn)：顆粒物。本來(lái)焦?fàn)t煙氣中顆粒物含量很低，一般都是可以達(dá)標(biāo)的。但半干法脫硫技術(shù)會(huì)在脫硫后使顆粒物大幅度上升，如果后面的除塵設(shè)備不過(guò)關(guān)的話，終排放時(shí)顆粒物很有可能超標(biāo)。
此類技術(shù)目前也在大量應(yīng)用，但相比而言，此類技術(shù)的操作難度較大，特別是旋轉(zhuǎn)噴霧對(duì)操作要求很高，處理不當(dāng)容易發(fā)生高濃度顆粒物的排放事故，雖然不會(huì)造成污水等二次污染，但脫硫產(chǎn)物也需另行處理，同時(shí)能耗也不低。此類技術(shù)的一次性要高于類技術(shù)，但如果操作管理過(guò)關(guān)，綜合運(yùn)行成本會(huì)比類技術(shù)有很大降幅。
3. 半干法脫硫+布袋除塵+升溫+低溫SCR脫硝
圖2(a)，是目前較為先進(jìn)的技術(shù)之一，相對(duì)來(lái)說(shuō)煙氣中的能源利用高，終排放溫度也很高，完全滿足煙囪熱備的要求。但半干法脫硫技術(shù)造成的溫度損失和顆粒物增加的風(fēng)險(xiǎn)并未得到改善，裝置操作難度很高，運(yùn)行穩(wěn)定性有待考證。特別是由于低溫脫硝的應(yīng)用，工程一次性要遠(yuǎn)高于類技術(shù)。
4. 干法脫硫脫硝一體化技術(shù)
圖2(b)，和類技術(shù)一樣，大的問(wèn)題是煙氣中熱量的浪費(fèi)嚴(yán)重，脫硫脫硝都有副產(chǎn)物需要處理，有白煙污染風(fēng)險(xiǎn)，且無(wú)法滿足煙囪熱備的要求，綜合運(yùn)用成本較高。
5. 技術(shù)為代表的干法脫硫脫硝一體化技術(shù)
圖3，以技術(shù)為代表的干法脫硫脫硝一體化技術(shù)應(yīng)該是對(duì)煙氣中的熱能利用多的技術(shù)，因此綜合運(yùn)行成本可能低的。此類技術(shù)既不會(huì)浪費(fèi)煙氣中的熱能，也不會(huì)出現(xiàn)顆粒物增加的風(fēng)險(xiǎn)，還能滿足煙囪熱備的要求。但活性焦技術(shù)一次性較高，脫硫時(shí)再生所需能耗也較高，脫硝的效率有限，有些要求高的項(xiàng)目不一定能達(dá)標(biāo)。另外脫硫產(chǎn)生的高濃度SO2氣體也需要有合適的渠道處理。
三、總結(jié)
燃煤電廠普遍采用的工藝路線是高溫脫硝-余熱回收-濕法脫硫-濕電除塵的工藝路線，并不適合焦化行業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際。轉(zhuǎn)變思路，將脫硫工藝放在前面，首先確立了干法脫硫-低溫脫硝-余熱回收的工藝路線。與傳統(tǒng)方法相比，這個(gè)工藝路線具有多方面的優(yōu)勢(shì)：
(1)干法脫硫基本不存在溫降，而且脫硝對(duì)溫度有要求，這樣就能夠盡可能多地回收余熱，余熱回收后煙氣直接排入原煙囪，因此熱備不需要再單獨(dú)加換熱器;
(2)如果低溫脫硝過(guò)程中存在SO2，脫硝催化劑會(huì)受到很大影響，先脫硫，后脫硝，就基本排除了二氧化硫?qū)γ撓醯挠绊?，有利于減少脫硝催化劑填裝量，延長(zhǎng)脫硝催化劑壽命，脫硝后生成氮?dú)夂退粫?huì)對(duì)大氣環(huán)境產(chǎn)生不利的影響。在燃煤電廠的干法脫硫、垃圾發(fā)電的低溫脫硝技術(shù)的基礎(chǔ)上，共同開(kāi)發(fā)了先脫硫后脫硝再進(jìn)行余熱回收的系統(tǒng)工藝。這樣的設(shè)計(jì)思路不但實(shí)現(xiàn)了煙氣凈化，有效利用了煙氣余熱，同時(shí)還解決了鍋爐腐蝕、煙囪熱備等一系列工程難題。
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