關于焦爐煙道廢氣脫硫脫硝的調研考察報告
國家在2012年(nian)重新修訂了(le)《煉(lian)焦化(hua)(hua)學工(gong)業污染物(wu)排(pai)放標(biao)準》，規定自2015年(nian)1月(yue)1日起，要(yao)求機焦爐(lu)煙(yan)囪廢(fei)(fei)氣排(pai)放顆粒物(wu)排(pai)放不高(gao)于(yu)30mg/m3，二(er)氧化(hua)(hua)硫(liu)不高(gao)于(yu)50mg/m3，氮(dan)氧化(hua)(hua)物(wu)為500mg/m3。對于(yu)特(te)別地域范圍(wei)、時間執行(xing)特(te)別排(pai)放限值要(yao)求，規定機焦爐(lu)煙(yan)囪廢(fei)(fei)氣排(pai)放顆粒物(wu)排(pai)放不高(gao)于(yu)15mg/m3，二(er)氧化(hua)(hua)硫(liu)不高(gao)于(yu)30mg/m3，氮(dan)氧化(hua)(hua)物(wu)不高(gao)于(yu)150mg/m3。我公司(si)采取了(le)外出(chu)實際調研的方(fang)式，針對該項(xiang)目進行(xing)了(le)考(kao)察。
一、脫硫(liu)脫硝(xiao)工藝(yi)指(zhi)標對比
本(ben)次(ci)外出考察對標的幾家單(dan)位各具特點，每家單(dan)位根據自(zi)身實際情(qing)況選擇(ze)性的上的脫硫(liu)或者脫硝裝置，沒有一家同時上脫硫(liu)脫硝一體化工藝。
二、考察廠家(jia)具體(ti)情況分析
1、某焦化廠(chang)（一）
該廠一期(qi)焦化(hua)(hua)為(wei)(wei)4.3米搗固(gu)焦，年產焦炭100萬噸，兩座焦爐公(gong)用一個煙(yan)囪，焦爐煙(yan)道廢氣大約(yue)為(wei)(wei)25萬立每小時。該公(gong)司采(cai)取(qu)納米多金屬吸附催化(hua)(hua)催化(hua)(hua)技術將SO2由150mg/m3降(jiang)低為(wei)(wei)40mg/m3，同時因配(pei)入大量空氣使(shi)氮(dan)氧化(hua)(hua)物降(jiang)低為(wei)(wei)380mg/m3。工藝流程(cheng)圖如下圖所示。
（1）脫硫工藝(yi)
脫硫(liu)(liu)(liu)方法(fa)采用(yong)(yong)的(de)是納米(mi)多金屬催化(hua)劑(ji)(ji)技術，利用(yong)(yong)煙(yan)氣中的(de)水(shui)分(fen)、氧(yang)氣、SO2和熱量，生產一(yi)定濃度的(de)硫(liu)(liu)(liu)酸(suan)(suan)。煙(yan)氣中的(de)SO2、H2O、O2被吸附在催化(hua)劑(ji)(ji)的(de)孔隙中，在活性組分(fen)的(de)催化(hua)作用(yong)(yong)下(xia)變(bian)為(wei)具有活性的(de)分(fen)子，同時(shi)反(fan)應生成H2SO4。催化(hua)反(fan)應生成的(de)硫(liu)(liu)(liu)酸(suan)(suan)富集(ji)在載(zai)體中，當脫硫(liu)(liu)(liu)一(yi)段時(shi)間孔隙能硫(liu)(liu)(liu)酸(suan)(suan)達到(dao)飽和后再生，釋放出催化(hua)劑(ji)(ji)的(de)活性位，催化(hua)劑(ji)(ji)的(de)脫硫(liu)(liu)(liu)能力得到(dao)恢復。與(yu)傳統炭(tan)法(fa)比(bi)較，催化(hua)法(fa)脫硫(liu)(liu)(liu)能耗少、脫硫(liu)(liu)(liu)劑(ji)(ji)損(sun)耗小(xiao)且不必再建一(yi)套硫(liu)(liu)(liu)酸(suan)(suan)生產裝置，使工藝流程變(bian)短，運(yun)行更穩定可靠。脫硫(liu)(liu)(liu)機(ji)理如下(xia)：
該公司脫(tuo)硫塔分為四組(zu)，并聯(lian)關(guan)系，生產時三組(zu)運行(xing)，備(bei)用一組(zu)；每24小時替(ti)換下一組(zu)進行(xing)解析沖(chong)洗(xi)；沖(chong)洗(xi)采用清水(shui)稀(xi)酸(suan)(suan)，最(zui)終制得5%的(de)稀(xi)硫酸(suan)(suan)，該公司5%稀(xi)硫酸(suan)(suan)產量為每日12噸。
（2）投資費(fei)用
該公司一(yi)次(ci)性投資1700萬(wan)元施工(gong)建設(she)焦爐煙氣脫(tuo)硫(liu)裝置；采用多金屬納米催化劑(ji)(ji)320m3，每(mei)立(li)方催化劑(ji)(ji)價格為1.5萬(wan)元，按照使(shi)用五年計算，每(mei)年催化劑(ji)(ji)投入成(cheng)本為96萬(wan)元。
該工段人(ren)員每班配置2人(ren)，一(yi)人(ren)負責鍋爐、一(yi)人(ren)負責脫硫系統(tong)的操(cao)作；配備560kw/h的引(yin)風機(ji)，日(ri)耗(hao)電1.344萬(wan)度。
（3）優點與(yu)缺(que)點分析
優點(dian)：1、該(gai)公司采取的吸附催化制(zhi)稀酸工藝環保潔凈；2、該(gai)公司整體工藝充分考慮了焦爐熱備及緊(jin)急情況下的排氣問題，如果(guo)引風(feng)機停電，煙氣可(ke)直(zhi)接通(tong)過煙囪排放(fang)。
缺點：1、脫(tuo)硫效果需要進一步(bu)驗證(zheng)，按照該(gai)公(gong)司(si)(si)二氧(yang)化硫40mg/m3排放指標不(bu)能(neng)滿足我(wo)公(gong)司(si)(si)處于特限(xian)區(qu)域30mg/m3要求；2、引風機設(she)計(ji)較大(da)，煙氣(qi)循環量及耗(hao)電較大(da)，需要優化設(she)計(ji)。
2、某焦化廠（二）
該(gai)廠一期焦化為4.3米搗固焦，年產(chan)焦炭90萬(wan)噸，兩(liang)座焦爐公用一個煙(yan)囪，焦爐煙(yan)道廢氣(qi)大(da)約為16萬(wan)立每小時。該(gai)公司采取氧化鎂濕(shi)法(fa)脫硫，將(jiang)SO2處理至22mg/m3，同(tong)時因配(pei)入大(da)量空氣(qi)使(shi)氮氧化物降低為285mg/m3。
（1）脫硫工藝
250℃左(zuo)(zuo)右的煙(yan)氣(qi)先經過(guo)余(yu)熱(re)鍋(guo)爐(lu)換(huan)熱(re)產生(sheng)0.8Mpa飽(bao)和蒸汽(qi)，出(chu)余(yu)熱(re)鍋(guo)爐(lu)蒸汽(qi)發生(sheng)器后(hou)的煙(yan)氣(qi)溫(wen)(wen)度(du)(du)降到185℃左(zuo)(zuo)右，通過(guo)余(yu)熱(re)鍋(guo)爐(lu)省煤器，煙(yan)氣(qi)溫(wen)(wen)度(du)(du)降到165℃左(zuo)(zuo)右，然后(hou)進入(ru)空氣(qi)換(huan)熱(re)器（利用焦爐(lu)煙(yan)氣(qi)余(yu)熱(re)加熱(re)常溫(wen)(wen)空氣(qi)至120℃左(zuo)(zuo)右經過(guo)3#煙(yan)道進入(ru)原煙(yan)囪，使煙(yan)囪處于(yu)熱(re)備狀態以保持其吸力(li)）再經引風機進入(ru)脫硫(liu)塔，經過(guo)脫硫(liu)后(hou)的煙(yan)氣(qi)溫(wen)(wen)度(du)(du)在60℃左(zuo)(zuo)右通過(guo)脫硫(liu)塔鋼(gang)制煙(yan)囪直(zhi)接達標排(pai)放。
脫硫技(ji)術采用(yong)濕法氧化鎂法，主要利用(yong)SO2的酸性(xing)及還原性(xing)，通過酸堿反(fan)應，將(jiang)SO2轉(zhuan)化為(wei)MgSO4。反(fan)應原理如下(xia)
（2）投資費用
該公司一(yi)次性投資1800萬(wan)元(yuan)施工(gong)建設焦爐(lu)煙氣脫硫裝置；該工(gong)段人(ren)員每班(ban)配置2人(ren)，一(yi)人(ren)負責鍋爐(lu)、一(yi)人(ren)負責脫硫系統(tong)的(de)操作；
（3）優點與缺點分(fen)析
優點：煙(yan)氣二氧化硫指(zhi)標(biao)達(da)標(biao)，可(ke)以降低至30mg/m3以下。
缺(que)點：1、煙氣溫度降低(di)至(zhi)65℃，且在低(di)空排(pai)放(fang)，造成大量煙氣視覺污染；2、沒有考慮煙囪熱(re)備，目前僅是(shi)從(cong)設(she)計(ji)上(shang)安裝了一臺應急風機，預計(ji)安全(quan)性(xing)較差。3、生產得到的硫酸鎂硫膏純度很差，無法處(chu)理。
3、某焦化廠（三）
該(gai)(gai)廠一期焦(jiao)(jiao)(jiao)化(hua)為5.5米搗(dao)固焦(jiao)(jiao)(jiao)，年產焦(jiao)(jiao)(jiao)炭130萬(wan)噸，兩座焦(jiao)(jiao)(jiao)爐(lu)公(gong)用一個煙囪，，焦(jiao)(jiao)(jiao)爐(lu)煙道廢氣(qi)大約(yue)為16萬(wan)立(li)每小時(shi)。該(gai)(gai)公(gong)司通過優化(hua)加熱(re)技術，通過實時(shi)監控火道溫(wen)(wen)度(du)、火落溫(wen)(wen)度(du)、推出焦(jiao)(jiao)(jiao)餅表面溫(wen)(wen)度(du)、廢氣(qi)分(fen)析含氧量等多種手段(duan)合理降低標(biao)準溫(wen)(wen)度(du)，優化(hua)焦(jiao)(jiao)(jiao)爐(lu)加熱(re)均勻性，使氮氧化(hua)物由800mg/m3降低為285mg/m3。該(gai)(gai)公(gong)司目(mu)前正在建設氧化(hua)鎂濕法(fa)脫硫(liu)裝置，當前SO2排放指標(biao)為70mg/m3。脫硫(liu)工藝(yi)流程圖如下圖所示。
（1）脫硝工藝(yi)
氮氧(yang)化(hua)物產生(sheng)機(ji)理：焦(jiao)(jiao)爐(lu)(lu)氮氧(yang)化(hua)物產生(sheng)屬于(yu)(yu)熱力型，根據相關研(yan)究、焦(jiao)(jiao)爐(lu)(lu)煤(mei)氣(qi)燃(ran)(ran)燒溫(wen)度低于(yu)(yu)1750℃時、立火道(dao)1250℃時，廢氣(qi)氮氧(yang)化(hua)物含量(liang)小(xiao)于(yu)(yu)500mg/m3；當(dang)焦(jiao)(jiao)爐(lu)(lu)煤(mei)氣(qi)燃(ran)(ran)燒溫(wen)度低于(yu)(yu)1350℃時，焦(jiao)(jiao)爐(lu)(lu)廢氣(qi)中氮氧(yang)化(hua)物不明(ming)顯；當(dang)燃(ran)(ran)燒溫(wen)度小(xiao)于(yu)(yu)1600℃時，NOx生(sheng)成量(liang)很小(xiao)，當(dang)燃(ran)(ran)燒溫(wen)度大(da)(da)(da)于(yu)(yu)1600℃時，NO生(sheng)成量(liang)大(da)(da)(da)幅度上(shang)升。因此控制焦(jiao)(jiao)爐(lu)(lu)煤(mei)氣(qi)燃(ran)(ran)燒溫(wen)度不大(da)(da)(da)于(yu)(yu)1750℃，即立火道(dao)溫(wen)度不大(da)(da)(da)于(yu)(yu)1250℃，可大(da)(da)(da)幅降低煙氣(qi)氮氧(yang)化(hua)物濃度。
該技術(shu)方(fang)法就是(shi)從(cong)氮氧(yang)(yang)化(hua)物產(chan)(chan)生的(de)機(ji)理(li)著手，通過焦爐(lu)的(de)加(jia)熱(re)優化(hua)和(he)火落管(guan)理(li)技術(shu)，對加(jia)熱(re)過程的(de)各個環節進行(xing)精(jing)(jing)細化(hua)操作(zuo)管(guan)理(li)、精(jing)(jing)密化(hua)監測、控制，從(cong)前端精(jing)(jing)確控制燃燒氣氛、爐(lu)膛局部(bu)高溫(wen)(wen)、爐(lu)體的(de)串漏量等，通過合理(li)降低高溫(wen)(wen)燃燒火焰溫(wen)(wen)度，破壞氮氧(yang)(yang)化(hua)物產(chan)(chan)生的(de)條(tiao)件，使在焦爐(lu)生產(chan)(chan)中少產(chan)(chan)生氮氧(yang)(yang)化(hua)物。
（2）脫硫工藝
采(cai)取濕式(shi)氧(yang)化鎂法。但(dan)是，從設計上，該(gai)公司增加了一個(ge)空(kong)氣預熱裝(zhuang)置，預熱后(hou)空(kong)氣達到130℃直接通入焦(jiao)爐煙囪(cong)，能夠使焦(jiao)爐煙囪(cong)處于熱備狀態(tai)。
（3）投(tou)資費用
該公司一(yi)(yi)次(ci)性投(tou)資2400萬元(yuan)施工(gong)建設焦(jiao)爐(lu)煙氣脫硫裝置；脫硫工(gong)段預計配備(bei)人(ren)(ren)(ren)員(yuan)每班2人(ren)(ren)(ren)，一(yi)(yi)人(ren)(ren)(ren)負責(ze)鍋爐(lu)、一(yi)(yi)人(ren)(ren)(ren)負責(ze)脫硫系(xi)統的操作；優化加熱脫硝裝置兩(liang)座焦(jiao)爐(lu)一(yi)(yi)次(ci)性投(tou)資900-1000萬元(yuan)，無需配備(bei)人(ren)(ren)(ren)員(yuan)，可以指導(dao)四班煤氣組人(ren)(ren)(ren)員(yuan)操作。
（4）優點與缺點分析(xi)
優(you)點：1、通過焦爐(lu)優(you)化加熱系統，不僅使(shi)氮氧(yang)化物由(you)800mg/m3降低為285mg/m3，而且使(shi)單(dan)爐(lu)耗氣量由(you)16000m3/h降低至13000m3/h，有較(jiao)大利益點；2、用空氣預熱的(de)方法解(jie)決了(le)焦爐(lu)熱備的(de)問(wen)題；
缺點：煙氣(qi)溫度降低(di)至65℃，且在低(di)空排放，造成(cheng)大(da)量煙氣(qi)視覺(jue)污染；
4、某焦(jiao)化廠(chang)（四）
該(gai)廠一(yi)期、二期均為(wei)6米頂(ding)裝(zhuang)焦爐(lu)，兩座焦爐(lu)公(gong)用一(yi)個煙(yan)囪，焦爐(lu)煙(yan)道廢(fei)氣(qi)大約為(wei)25萬立每小時。
該公司直排(pai)SO2指標(biao)為(wei)50mg/m3，氮(dan)氧(yang)化物指標(biao)為(wei)1100mg/m3。為(wei)了保證(zheng)氮(dan)氧(yang)化物排(pai)放達標(biao)，該公司采取SCR技術(shu)進行脫硝處(chu)(chu)理，處(chu)(chu)理后，氮(dan)氧(yang)化物均(jun)降(jiang)低(di)至20mg/m3以下。具體工藝流程圖為(wei)下圖所示(shi)。
（1）脫硝工(gong)藝
NH3-SCR法煙氣脫(tuo)硝反應(ying)原理是：4NO+4NH3+O2=4N2+6H2O。該(gai)反應(ying)是在300℃-400℃催(cui)化(hua)劑(ji)條件下發(fa)生(sheng)的(de)(de)反應(ying)。脫(tuo)硝催(cui)化(hua)劑(ji)是NH3-SCR法煙氣脫(tuo)硝的(de)(de)核心(xin)技(ji)術，一般占總裝置投(tou)資成(cheng)本的(de)(de)30%~50%，評(ping)價催(cui)化(hua)劑(ji)的(de)(de)反應(ying)性(xing)(xing)能的(de)(de)指標(biao)：活性(xing)(xing)、選擇(ze)性(xing)(xing)、穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)（包括化(hua)學穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)、耐(nai)熱(re)穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)、抗毒穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)和(he)機械穩(wen)定(ding)性(xing)(xing)）。
圖1
圖2
依(yi)據焦(jiao)爐(lu)煙(yan)道廢氣溫(wen)度不高于300℃的實際情況，目前低溫(wen)SCR法催(cui)化劑及裝置是(shi)當前脫硝工(gong)藝的核心技術，上圖1、2為一、二期焦(jiao)化設(she)計的脫硝裝置流程圖。
圖一工藝流程為300℃煙(yan)氣先脫硝(xiao)，然(ran)后(hou)余熱(re)回收，在(zai)進煙(yan)囪(cong)，使(shi)煙(yan)囪(cong)能夠(gou)保持熱(re)備；脫硝(xiao)塔采取3層(ceng)并聯式，正常工作時投用(yong)兩(liang)層(ceng)，一層(ceng)作為備用(yong)或(huo)者檢(jian)修(xiu)；
圖二工藝流(liu)程300℃煙氣先脫(tuo)硝，然后余熱回(hui)收，在進(jin)煙囪(cong)，使(shi)煙囪(cong)能夠保持熱備；脫(tuo)硝裝置采取6塔(ta)式結構，正常(chang)生(sheng)產(chan)時(shi)投(tou)用(yong)5塔(ta)，剩余一塔(ta)用(yong)熱風爐進(jin)行離線解析再(zai)生(sheng)。
（2）投資(zi)費用
該公司一(yi)(yi)次性投(tou)資5450萬元(yuan)施工(gong)建設(she)兩(liang)期焦爐煙氣脫硝(xiao)裝置(zhi)，圖(tu)一(yi)(yi)流程耗資2750萬元(yuan)，圖(tu)二流程耗資2700萬元(yuan)；每個工(gong)段每班配備人(ren)員2人(ren)，一(yi)(yi)人(ren)負(fu)責(ze)鍋爐、一(yi)(yi)人(ren)負(fu)責(ze)脫硫系統的(de)操作；低溫(wen)SCR催(cui)化劑成本為10萬每立方，圖(tu)一(yi)(yi)脫硝(xiao)裝置(zhi)用120立方，一(yi)(yi)次性投(tou)資1200萬元(yuan)催(cui)化劑費用。
（3）優(you)點及(ji)缺點分析
優點：依據該公司的煙氣(qi)溫度較高的實際特點，工藝流程設計簡單，解決了煙氣(qi)脫硝問題(ti)；
缺(que)點：脫(tuo)硝前沒有脫(tuo)硫，從實際(ji)生(sheng)產上出現了多次影(ying)響脫(tuo)硝效(xiao)果的(de)情況；
5、某焦化廠（五）
該(gai)廠一焦(jiao)化為(wei)(wei)6米頂裝焦(jiao)爐，年產焦(jiao)炭110萬(wan)噸。該(gai)公(gong)(gong)司通過采取(qu)安徽工(gong)業大學優化加熱技(ji)術，使氮氧化物由900mg/m3降低(di)為(wei)(wei)450mg/m3。據(ju)分析，該(gai)公(gong)(gong)司回爐煤氣H2S為(wei)(wei)100mg/m3，有機硫含量也很低(di)，目前(qian)SO2排放(fang)指標為(wei)(wei)40mg/m3。
三、考察(cha)意見
焦爐(lu)煙氣的脫硫(liu)脫硝項目需要依據公司實際工藝指標(biao)進(jin)行設計研發，根據考察現場實際情(qing)況，需要設定以下原(yuan)則。
（1）焦(jiao)爐(lu)煙囪能夠熱備，保證煙囪本身吸力，使煉焦(jiao)生產能夠安(an)全穩定；
（2）沒有新的工業廢物產生，否則會增(zeng)加新的問題(ti)；
（3）盡可(ke)能先脫(tuo)(tuo)硫、后(hou)脫(tuo)(tuo)硝，以(yi)保證昂貴SCR催(cui)化劑的壽命；
（4）重視(shi)根源治理，通過(guo)技(ji)術(shu)手段或工(gong)(gong)藝(yi)優化(hua)(hua)從根源降低二氧化(hua)(hua)硫(liu)及(ji)氮氧化(hua)(hua)物的排放，這(zhe)樣會(hui)有(you)效降低脫硫(liu)脫硝工(gong)(gong)藝(yi)運行成本。
依據以上(shang)原則，提(ti)出以下考察意(yi)見。
1、優化焦爐加(jia)熱
通過優化加熱(re)技(ji)術可以從(cong)根源上降(jiang)低氮氧(yang)化物排(pai)放濃度，同時降(jiang)低煉焦(jiao)耗熱(re)量2%-5%，從(cong)而降(jiang)低噸焦(jiao)成本，降(jiang)低后續脫硝工(gong)藝(yi)運行成本；
2、脫(tuo)硫廢液單獨(du)處理(li)
通過對比上述(shu)幾(ji)家焦化(hua)(hua)廠(chang)，脫(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)廢液對焦爐(lu)煙(yan)道廢氣二(er)氧(yang)化(hua)(hua)硫(liu)(liu)排放(fang)影響很(hen)大(da)，如果脫(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)廢液能夠采(cai)取制酸等工(gong)藝，會很(hen)大(da)程度降低煙(yan)氣二(er)氧(yang)化(hua)(hua)硫(liu)(liu)排放(fang)濃度，優化(hua)(hua)凈化(hua)(hua)車間脫(tuo)(tuo)硫(liu)(liu)運行效果，降低工(gong)藝管道腐蝕。
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