脱硝系统及其脱硝效率影响因素研究

脱硝系统及其脱硝效率影响因素研究

黄靖

甘肃省嘉峪关市 酒泉钢铁宏兴股份有限公司焦化厂 邮编：735100

摘要：炼焦是一种高效利用煤炭的途径，是炼钢冶铁不可或缺的前提与保障。炼焦中会形成含有大量颗粒物、NOx和SO2等大气污染物的烟气，未经处理直接向大气排放会对自然生态环境构成严重影响，人类身心健康也会受到威胁。环保部门针对环境保护与经济发展之间的矛盾，拟定一系列排放炼焦污染物的标准，但仍有部分焦化企业不具备与新标准要求相符合的脱硫脱硝设施。因此，有必要升级改造既有环保设施，保证炼焦污染物排放达到标准要求。

关键词:脱销；还原剂；尿素；热解；水解；安全；升级改造

焦化工序一直是环保关注的重点，在未做处理的情况下，焦化厂排放的烟气对空气污染比较严重，主要含有氮氧化物、二氧化硫等成分，因此烟气处理工艺格外重要。大多数钢铁企业焦化工序都是采用脱硫脱硝工艺对烟气进行处理。由于烟气脱硫脱硝工艺综合性较强，且流程复杂，操作起来存在很多难点，需要相关技术人员加大研究力度，深度掌握脱硫脱硝工艺原理和操作的关键，通过强化攻关对脱硫脱硝工艺进行不断完善和更新。基于此，本文对焦化厂焦炉烟气脱硫脱硝技术进行研究，以供参考。

1焦炉烟气脱硫脱硝处理工艺方法

1.1干法脱硫工艺技术

该工艺技术是在炉膛内喷入碳酸钙，在高温煅烧的过程中分解其为氧化钙，而后待处理的焦炉烟气中二氧化硫会与氧化钙之间产生化学反应，不断有硫酸钙生成。也可通过电子束照射或活性炭吸附等方法，转化烟气中二氧化硫为碳酸氨或硫酸。该工艺包含干法与半干法烟气脱硫，而任意一项工艺的实践应用中，固体碱性吸收剂接触待处理焦炉烟气后，都会有物质反应产生，不断有硫酸盐转化生成[1]。固体碱性吸收剂经碎化处理后再添加时，有利于烟气脱硫效果的提升。半干法脱硫工艺应用中，增添的碱性物质有一层液膜附着在表层结构，与烟气中二氧化硫接触的液膜，可使烟气脱硫取得更可观的效率。干法脱硫工艺实践应用中，则有着较干燥环境的要求。

1.2干法脱硫

工艺相比其他焦炉烟气脱硫工艺而言，其实践应用中呈现出较强传热传质交换性、可观的烟囱通风性、运行成本不高等优势，但也具备一定劣势，如系统涉及较大的占地面积，处理效率并不高，脱硫剂利用率偏低等。一是石膏法。鼓入空气至吸收塔设施内，通过相关手段的运用，在氧化反应下硫酸钙会转化成石膏，浆液在空气的作用下更均匀，有利于烟气脱硫效率的提升。该方法设备运转率高、烟气处理范围广、吸收剂转率高，能取得可观的脱硫效率。但是应用中也存在设备运行不够稳定、脱硫经济成本投入较大及过于单一的石膏处理途径等劣势。二是抛弃法，通过石灰石浆液这一脱硫剂洗涤处理进入吸收塔内的二氧化硫烟气，能够持续转化烟气中二氧化硫为碳酸钙和亚硫酸钙，从而有效去除二氧化硫物质[2]。该方法具备较高的吸收剂利用率和脱硫率，且烟气处理条件适用性强，但在应用实践中设备时常会有堵塞、结垢等问题出现，吸收洗涤塔内也会持续积聚析出、沉淀的结晶，脱硫可靠性不高，因此逐渐被其他工艺取代。三是氨法脱硫。脱硫剂选择氨水，待处理焦炉烟气经液体吸收剂洗涤后，可使烟气内二氧化硫得到有效去除。相比其他工艺技术而言，该工艺方法工序流程简便，系统运行负荷小，具备可观的烟气再利用价值与较高的脱硫效率。但是，由于该方法不属于烟气处理一体化技术，在应用中不支持其他工艺技术的同步应用，且具备设备运行稳定性不高、烟气处理温度偏低等劣势。

1.3活性炭脱硫

此项技术是在利用活性炭催化特性与吸附作用的基础上完成脱硫脱硝，近年来得到较为广泛的应用。该技术应用实践中，向余热锅炉内转移烟气并回收热量，待冷却降温后向吸附装置转移。吸附塔包含用于脱硫和脱硝的两段，脱硫期间二氧化硫会附着在活性炭表面，并联合水蒸气、氧气的作用促进催化氧化反应的生成，顺利达成脱硫目标；以喷氨方式为主的脱硝处理中，活性炭表面能够对氮氧化物进行吸附，并在喷氨后产生化学反应，经转化后变成水和氮气，且能够反复利用再生的活性炭，处理效果可观，能节省一定的成本。

在应用该技术时，涉及的化学反应式主要包含式（1）~式（3）：2SO2+O2+2H2O2H2SO4，（1）4NO+4NH3+O24N2+6H2O，（2）2NO2+4NH3+O23N2+6H2O.（3）

该工艺技术在支持脱硫脱硝的同时，也支持重金属等其他污染物的脱除，实际应用中不会有废渣、废水产生，具备一定的环保性[3]。但是，该技术需要通过自主研发技术及设备减少成本，且烟气中颗粒物含量较多时，活性炭吸附性能也会受到一定影响。

二、烟气脱硝工艺分析

从脱硫效率方面来看，众多脱硝技术中效率最高的便是选择性催化还原法，且该方法相对成熟，有着极为广泛的应用范围。此类方法涉及一定催化剂的使用，即氨，其能有选择性地还原二氧化氮为氨和水，整个反应过程中维持300℃的反应温度。通过增加催化剂负载量，脱硝效率也会相应提升，最高约为90%。系统设计中，催化剂选择时需要着重考虑烟气温度，鉴于该技术有着300℃的高温条件，因此催化反应仅限于温度适宜的范围内，过高或过低的温度都不利于反应的顺利进行。焦化烟气涉及较为复杂的烟气成分，催化剂不具备较长的使用寿命，现有烟气脱硝催化剂基本都仅能保持一年半的使用寿命[4]。针对催化剂使用时间不长、氨法脱硫伴发的氨逃逸等问题，可围绕脱硫洗涤后的净烟气进行选择性催化还原法脱硝的设置，即可在一定程度上延长催化剂使用寿命。通过烟气加温装置与GGH换热的烟气，能够逐步达到300℃的脱硝温度，在GG换热中同样可以实现热量的有效利用，从而减少能源消耗量，并借助脱硫后的逃逸氨再次展开脱硝处理，不仅能够有效利用脱硫中逃逸氨，还可使氨逃逸问题得到有效控制。

三、脱硝的安全管理及防范措施

脱硝液氨区是重大危险源区域，因此，要建立和完善液氨区的安全管理制度，建立和健全运行规程、操作手册和应急处置预案。安全管理制度包括安全管理标准、各级人员安全生产责任制、易燃/易爆品安全管理、危险化学品安全管理、定期试验及切换制度、巡回检查制度、消防管理及脱硝液氨区出入管理等。运行规程、操作手册包括：脱硝系统设备规范、工质理化性质等说明；操作规定、维护、检修、定期巡检、异常情况或事故状态的处理规定以及安全管理等。应急处置预案包括：危险源辨识、组织机构成员及职责、风险分级与响应、应急救援保障与准备、预案启动与响应、应急处置方案、事件调查与评估等。

四、结语

综上所述，现阶段已研发出一系列可用于脱硫脱硝处理焦炉烟气的工艺，而在各类工艺技术方法的选择中，不仅要对脱除技术合理性、有效性予以考虑，且要兼顾成本费用、反应速率和资源利用率等因素，在尽量控制整体成本的前提下，尽可能保证脱硫脱硝质量效率。为进一步提高脱硫脱硝处理焦炉烟气的效率，可尝试融合多种技术，尽量发挥各项工艺技术的效用。同时，科研人员也应当展开更深入的研究，以便满足当前焦炉烟气处理的需求。

参考文献

[1]张强.燃煤电站SCR烟气脱硝技术及工程应用[M].北京：化学工业出版社，2007：1～5.

[2]钟秦.燃煤烟气脱硫脱硝技术及工程实例[M].北京：化学工业出版社，2002：11～12.

[3]董润莲,丁飒,李洁,高春萍.火电厂SCR脱硝液氨泄漏事故风险及防范措施[J].环境科学与技术.2010(S1)

[4]周亚军.浅谈发电厂SCR脱硝氨区的安全运行管理措施[J].内蒙古电力技术.2008(02)