我國已是世界第一焦炭生產(chǎn)大國、消耗大國和出口大國。根據2012年實(shí)施的《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標準》(GB16171-2012)，焦化企業(yè)必須在2015年1月1日前達到新的污染控制水平。新標準對現有企業(yè)給出了兩年多的過(guò)渡期，面對國家新的污染物排放限值執行期的臨近，焦爐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)保新標準要求一般地區焦爐煙囪SO2排放濃度必須限值為50mg/m-3，NOx限值為500mg/m-3;特殊地區焦爐煙囪SO2排放濃度限值為30mg/m-3，NOx排放濃度限值為150mg/m-3[1]。

焦爐煙氣處理的難點(diǎn)在于脫硝。傳統的SCR脫硝技術(shù)適用的溫度范圍在320~420℃，因為煙氣中的SO2會(huì )和NH3進(jìn)行反應，溫度過(guò)低就會(huì )結晶，堵塞脫硝催化劑表面微孔，造成脫硝催化劑中毒。

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)溫度范圍最低可至150℃，但要想保持較高的脫硝效率仍需200℃以上的溫度。因為其溫度不夠SCR脫硝技術(shù)所需溫度，而低溫脫硝的世界性難題是SO2中毒難以避免，如果要避免SO2中毒就需要先脫硫，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，因為會(huì )使煙氣溫度大幅降低[2]。

1傳統工藝對比

對傳統的脫硫脫硝工藝及其相應的技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行了對比，工藝方案如表1、2。

1.1焦化廠(chǎng)煙氣特點(diǎn)

(1)溫度不高焦爐煙道氣的溫度一般在180~320℃之間;

(2)成分復雜焦爐煙道氣中含有大量的有機氣體，可能會(huì )對關(guān)鍵成分檢測造成干擾;

(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。

1.2國內焦化煙氣脫硫脫硝技術(shù)對比

通過(guò)調研，統計了國內一部分針對焦化行業(yè)煙氣脫硫脫硝的技術(shù)。包含了企業(yè)的工藝路線(xiàn)及相應采用相應技術(shù)的環(huán)保企業(yè)，并簡(jiǎn)單的對技術(shù)進(jìn)行了說(shuō)明。具體內容見(jiàn)表3。

2焦化行業(yè)常見(jiàn)的幾種脫硫脫硝技術(shù)

在能夠達標排放的前提下，并充分考慮煙囪熱備的因素，總結出幾種用于焦化行業(yè)煙氣處理的組合技術(shù)。

2.1升溫+SCR脫硝+(余熱回收)+濕法脫硫+濕式電除塵+加熱空氣設備

如圖1(a)，此類(lèi)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，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。

此類(lèi)技術(shù)是目前應用較多的技術(shù)之一，由于技術(shù)成熟，用戶(hù)使用起來(lái)操作風(fēng)險較低。此類(lèi)技術(shù)雖然一次性投資較低，但綜合運行成本較高，長(cháng)期運行對企業(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。

2.2SCR脫硝+半干法脫硫+布袋除塵+(升溫熱備)

如圖1(b)，此類(lèi)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)對煙氣本身的熱能浪費要少了許多，可以滿(mǎn)足130℃的煙囪熱備要求。此外還帶來(lái)了另一種風(fēng)險：顆粒物。本來(lái)焦爐煙氣中顆粒物含量很低，一般都是可以達標的。但半干法脫硫技術(shù)會(huì )在脫硫后使顆粒物大幅度上升，如果后面的除塵設備不過(guò)關(guān)的話(huà)，最終排放時(shí)顆粒物很有可能超標。

此類(lèi)技術(shù)目前也在大量應用，但相比而言，此類(lèi)技術(shù)的操作難度較大，特別是旋轉噴霧對操作要求很高，處理不當容易發(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(lèi)技術(shù)的一次性投資要高于第一類(lèi)技術(shù)，但如果操作管理過(guò)關(guān)，綜合運行成本會(huì )比第一類(lèi)技術(shù)有很大降幅。

2.3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，相對來(lái)說(shuō)煙氣中的能源利用最高，最終排放溫度也很高，完全滿(mǎn)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)險并未得到改善，裝置操作難度很高，運行穩定性有待考證。特別是由于低溫脫硝的應用，工程一次性投資要遠高于第一類(lèi)技術(shù)。

2.3干法脫硫脫硝一體化技術(shù)

圖2(b)，和第一類(lèi)技術(shù)一樣，最大的問(wèn)題是煙氣中熱量的浪費嚴重，脫硫脫硝都有副產(chǎn)物需要處理，有白煙污染風(fēng)險，且無(wú)法滿(mǎn)足煙囪熱備的要求，綜合運用成本較高。

2.4活性炭技術(shù)為代表的干法脫硫脫硝一體化技術(shù)

圖3，以活性炭技術(shù)為代表的干法脫硫脫硝一體化技術(shù)應該是對煙氣中的熱能利用最多的技術(shù)，因此綜合運行成本可能最低的。此類(lèi)技術(shù)既不會(huì )浪費煙氣中的熱能，也不會(huì )出現顆粒物增加的風(fēng)險，還能滿(mǎn)足煙囪熱備的要求。但活性焦技術(shù)一次性投資較高，脫硫時(shí)再生所需能耗也較高，脫硝的效率有限，有些要求高的項目不一定能達標。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。

3總結

燃煤電廠(chǎng)普遍采用的工藝路線(xiàn)是高溫脫硝-余熱回收-濕法脫硫-濕電除塵的工藝路線(xiàn)，并不適合焦化行業(yè)的生產(chǎn)實(shí)際。轉變思路，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(xiàn)。與傳統方法相比，這個(gè)工藝路線(xiàn)具有多方面的優(yōu)勢：

(1)干法脫硫基本不存在溫降，而且脫硝對溫度有要求，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對脫硝的影響，有利于減少脫硝催化劑填裝量，延長(cháng)脫硝催化劑壽命，脫硝后生成氮氣和水不會(huì )對大氣環(huán)境產(chǎn)生不利的影響。在燃煤電廠(chǎng)的干法脫硫、垃圾發(fā)電的低溫脫硝技術(shù)的基礎上，共同開(kāi)發(fā)了先脫硫后脫硝再進(jìn)行余熱回收的系統工藝。這樣的設計思路不但實(shí)現了煙氣凈化，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。