煉焦行業(yè)中焦?fàn)t煤氣燃燒給焦?fàn)t加熱時會產(chǎn)生大量的大氣污染物，包括二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)及煙塵等，此類污染物經(jīng)焦?fàn)t煙囪呈有組織高架點源連續(xù)性排放至大氣中，對環(huán)境造成嚴(yán)重污染，尤其是SO2和NOx這兩類有害氣體不僅會形成酸雨，破壞臭氧層，而且還是PM2.5的主要氣態(tài)物質(zhì)，嚴(yán)重危害人體健康。鑒于此，國家于2012年6月頒布了《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB16171—2012)，明確規(guī)定了現(xiàn)有焦化企業(yè)2015年1月1日后焦?fàn)t煙道氣中污染物的排放限值和特別限值，部分地區(qū)更是提出了更為嚴(yán)格的要求，以臨汾市為例，《臨汾市大氣污染防治2018年行動計劃》里明確要求：焦化行業(yè)分步實施大氣污染物特別排放限值改造，2018年10月1日前50%的焦化企業(yè)完成大氣污染物特別排放限值改造，2019年10月1日前全市焦化企業(yè)全部完成大氣污染物特別排放限值改造。

       1 工藝流程脫硫脫硝與余熱回收工藝流程示意圖，如圖1所示。焦煙道氣自2#、3#焦?fàn)t原有地下煙道分別引出匯合經(jīng)脫硝預(yù)處理后，進入脫硝系統(tǒng)，在脫硝反應(yīng)器上游設(shè)置噴氨格柵，將氨氣送入煙氣中充分混合，混有氨氣的煙氣進入脫硝反應(yīng)器中，在催化劑作用下進行還原反應(yīng)生成N2和H2O，經(jīng)過脫硝后的煙氣繼續(xù)進入熱管式余熱鍋爐進行熱量回收，產(chǎn)生的飽和低壓蒸汽輸送到公司熱力管網(wǎng)，冬季供居民采暖使用，降溫后的煙氣則進入脫硫系統(tǒng)，脫硫系統(tǒng)采用半干法脫硫，脫硫后的煙氣經(jīng)除塵后通過引風(fēng)機增壓排放至原有煙囪，實現(xiàn)煙氣的達標(biāo)排放。

　　1.1 煙氣脫硝系統(tǒng)本系統(tǒng)選擇中低溫SCR脫硝技術(shù)，還原劑采用NH3。其脫硝的原理是NOx在催化劑作用下，在一定溫度條件(中低溫230℃～300℃)下被氨氣還原為無害的氮氣和水，不產(chǎn)生二次污染，SCR 脫硝的化學(xué)反應(yīng)式見式(1)～式(5)：4NO+4NH3+O2——4N2+6H2O(主反應(yīng))(1)6NO2+8NH3——7N2+12H2O (2)6NO+4NH3——5N2+6H2O (3)NO+NO2+2NH3——2N2+3H2O (4)2NO2+4NH3+O2——3N2+6H2O (5)來自液氨站的氨氣與稀釋風(fēng)機來的空氣在氨/空氣混合器內(nèi)充分混合后與焦?fàn)t煙道氣一起進入SCR脫硝反應(yīng)器，反應(yīng)器內(nèi)混合煙氣豎直向下流動，反應(yīng)器入口設(shè)有氣流均布裝置和整流裝置，確保混合煙氣流場均勻;反應(yīng)器內(nèi)裝有專用的中低溫催化劑，催化劑的活性溫度230℃～300℃，催化劑能夠滿足煙氣最大量時脫硝效率達到87.5%以上的需求，同時SO2/SO3的轉(zhuǎn)化率控制在1%以內(nèi)。另外，催化劑采用“2+1”布置方式，具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和機械穩(wěn)定性，從而保證了SCR脫硝反應(yīng)器出口氨逃逸不大于10×10-6。該SCR脫硝反應(yīng)器適應(yīng)焦?fàn)t50%～100%工況之間任何負(fù)荷運行。

        1.2 余熱回收系統(tǒng)余熱鍋爐采用立式布置，自脫硝系統(tǒng)處理后的煙道氣豎直進入鍋爐蒸發(fā)器、省煤器后進入后續(xù)脫硫系統(tǒng)。來自供氣的除氧水進入省煤器，預(yù)熱后送入鍋筒。在鍋筒內(nèi)部汽水通過上升、回流管路參與蒸發(fā)器換熱面的吸熱循環(huán)，產(chǎn)生壓力0.8MPa飽和蒸汽，經(jīng)氣液分離后輸出，輸出飽和蒸汽外送至蒸汽管網(wǎng)。鍋筒、蒸發(fā)器、省煤器設(shè)有排污口，可定期清除內(nèi)部殘留污物及水垢。鍋爐系統(tǒng)中共設(shè)置兩個安全閥，在系統(tǒng)超壓0.85MPa時，安全閥自動依次起跳，泄放壓力，保證鍋爐系統(tǒng)安全，當(dāng)系統(tǒng)壓力恢復(fù)正常時，安全閥回座。

       1.3 脫硫除塵系統(tǒng)煙道氣從底部進入脫硫塔，與再循環(huán)灰和添加的碳酸鈉溶液進行反應(yīng)，反應(yīng)除去煙道氣中的SO2和其他酸性物質(zhì)后煙道氣到達脫硫塔頂部，供應(yīng)的碳酸鈉通過真空上料機送進碳酸鈉粉倉，碳酸鈉粉通過粉倉底部的星型卸料閥送至碳酸鈉溶液箱內(nèi)，在溶液箱內(nèi)與水?dāng)嚢柚瞥梢欢舛鹊奶妓徕c溶液，碳酸鈉溶液通過多級離心泵打入脫硫反應(yīng)器，通過調(diào)節(jié)溶液輸送管道上的調(diào)節(jié)閥改變進入脫硫塔的碳酸鈉溶液量，以達到最佳的霧化效果。反應(yīng)后的煙道氣以混合物形式從脫硫塔頂部離開進入布袋除塵器，在布袋除塵器進行氣體和固體進行分離，分離的固體大部分通過螺旋輸送機回到脫硫塔繼續(xù)脫硫，少部分通過螺旋輸送機出口的分料閥送至灰倉，灰倉內(nèi)物料達到一定高度后經(jīng)散裝機通過運輸車外送。布袋除塵器出口的煙道氣粉塵含量降低到<15mg/m3，除塵后的煙道氣經(jīng)過引風(fēng)機送入原有煙囪。凈化煙道氣的排氣溫度在140℃以上，不會在煙囪周圍產(chǎn)生煙囪雨，并可以避免煙氣溫度低于酸露點而引起的煙囪腐蝕。在脫硫塔內(nèi)，碳酸鈉漿液與脫硫塔內(nèi)煙氣接觸迅速完成吸收SO2的反應(yīng)，在低溫降下具有極高的SO2脫除效率，由于噴入塔內(nèi)的碳酸鈉漿液是小霧滴，因此完成脫硫反應(yīng)后的脫硫產(chǎn)物也為極細(xì)的顆粒，并且完成反應(yīng)的同時也即迅速干燥。

        碳酸鈉轉(zhuǎn)化成亞硫酸鈉和硫酸鈉的反應(yīng)方程式，見式(6)～式(7)：SO2+Na2CO3 →Na2SO3+CO2 (6)2Na2SO3+O2 →2Na2SO4 (7)2 技術(shù)特點(1)直接利用焦?fàn)t煙道氣原有溫度進行脫硝，最大程度的保證了脫硝溫度在較高的溫度范圍內(nèi)，同時免去了對煙氣進行加熱產(chǎn)生的能源消耗，且煙氣經(jīng)過SCR反應(yīng)器后，溫度損失5℃～10℃，不影響后序余熱回收系統(tǒng)運轉(zhuǎn)，符合熱能回收利用的要求;(2)余熱回收系統(tǒng)可以對焦?fàn)t尾氣顯熱高效回收利用，實現(xiàn)了按溫度梯度進行熱量梯級利用，符合國家對企業(yè)環(huán)保節(jié)能的要求;(3)脫硫系統(tǒng)脫硫效率高。3 工藝運行指標(biāo)截止到2019年2月，裝置已運行半年多，取得了良好的效果，焦?fàn)t煙氣各項污染物如NOx、SO2和粉塵質(zhì)量濃度均符合《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》排放限值規(guī)定，脫硫脫硝除塵工藝性能參數(shù)，如表1所示。

　　4 結(jié)語

       焦?fàn)t煙道氣脫硫脫硝及余熱回收技術(shù)工藝流程設(shè)計簡單，布置合理，占地面積小，能耗低，熱能回收充分，運行成本低，煙道氣治理效果好，可有效提升企業(yè)環(huán)保管理水平和治理能力，該套技術(shù)的成功投用，為焦化行業(yè)相關(guān)企業(yè)焦?fàn)t煙道氣脫硫脫硝提供了經(jīng)工業(yè)驗證的技術(shù)選擇。