一、煉焦煙塵特點(diǎn)

焦?fàn)t煙塵污染源主要分布于爐頂、機(jī)焦兩側(cè)、和息焦。焦?fàn)t煙塵發(fā)生于裝煤、煉焦、推焦和息焦過(guò)程中。煉焦煙塵難以捕集且含有焦油物質(zhì)，焦粉磨琢性強(qiáng)，處理相當(dāng)困難。

煙塵特點(diǎn)：

1、含污染物種類繁多，廢氣中含有煤塵、焦塵和焦油物質(zhì)（主要由多環(huán)芳香族化合物組成，烷基芳烴含量較少，高沸點(diǎn)組分較多，熱穩(wěn)定性好。其組分萘含量較多，其余相對(duì)含量較少，主要有1-甲基萘、2-甲基萘、苊、芴、氧芴、蒽、菲、咔唑、瑩蒽、喹啉、芘等），其中無(wú)機(jī)類的有硫化氫、氰化氫、氨、二硫化碳等，有機(jī)類的有苯類、酚類等多環(huán)及雜環(huán)芳烴。

2、危害性大，污染物多屬有毒有害物質(zhì)，煙塵的成分及含量如下表。（單位g/t焦炭）

3、污染物發(fā)生源多、面廣、分散，連續(xù)性與陣發(fā)性并存。

4、焦化粉塵中的焦粉磨損性強(qiáng)，易磨損管道與設(shè)備，粉塵中的焦油物質(zhì)堵塞袋式除塵器的濾袋。

二、荒煤氣凈化技術(shù)

煉焦過(guò)程中，煤經(jīng)高溫干餾（900-1050℃），獲得焦炭和荒煤氣，荒煤氣經(jīng)冷卻、洗滌凈化及蒸餾等工藝處理，制取焦油、粗笨、硫銨、硫磺之后的煤氣稱為焦?fàn)t煤氣。焦?fàn)t煤氣是鋼鐵行業(yè)焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣中最重要的部分。

常見荒煤氣凈化工藝流程如下：

三、焦?fàn)t煤氣脫硫脫硝技術(shù)

焦化行業(yè)煉焦?fàn)t工藝一般分為三種：即頂裝工藝、搗固工藝以及清潔熱回收工藝。其中頂裝工藝的煉焦?fàn)t爐型最為復(fù)雜、繁多，但根據(jù)國(guó)家相關(guān)政策（逐步淘汰落后、污染嚴(yán)重的4.3m以下焦?fàn)t，鼓勵(lì)焦?fàn)t大型化趨勢(shì)）、不同炭化室高度爐型的污染物產(chǎn)排量的特點(diǎn)，規(guī)模一般分為炭化室高度<4.3m頂裝焦?fàn)t、4.3m～6m頂裝焦?fàn)t（包括4.3m）以及炭化室高度≥6m焦?fàn)t三類；搗固焦?fàn)t以及清潔熱回收焦?fàn)t這兩類由于發(fā)展歷史較短，爐型差異相對(duì)較小，炭化室高度相近，且其污染物產(chǎn)排放量差別不大。

1、焦?fàn)t煙氣特點(diǎn)

（1）焦?fàn)t因其生產(chǎn)工藝的特殊性，煙氣中NOx主要是在煤氣高溫燃燒條件下產(chǎn)生的，焦?fàn)t煤氣含50%以上的氫氣，燃燒速度快，火焰溫度高達(dá)1700℃～1900℃，煤氣中氮?dú)馀c氧氣發(fā)生氧化反應(yīng)生成NOx，濃度一般為600毫克/立方米～1500毫克/立方米，有的甚至高達(dá)1800毫克/立方米。

（2）焦?fàn)t煙氣溫度較低。多數(shù)焦化企業(yè)為200℃~250℃，個(gè)別低至180℃、高至280℃;而火電廠煙氣溫度300℃~400℃。在焦?fàn)t煙氣溫度低于250℃的情況下，無(wú)法達(dá)到電廠脫硝工藝催化劑起活所要求的反應(yīng)溫度。焦?fàn)t是一個(gè)復(fù)雜的熱工設(shè)備，其動(dòng)力源就是煙囪，依靠煙囪的自然吸力把焦?fàn)t燃燒的廢氣排出，所以為了使煙囪具備一定的吸力，煙囪必須具備一定的溫度才行，焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝后的煙氣溫度不能低于130℃的煙氣露點(diǎn)溫度，否則，會(huì)影響焦?fàn)t的正常生產(chǎn)。因此，若采用濕法脫硫技術(shù)，還需要對(duì)煙囪進(jìn)行熱備。

（3）焦?fàn)t煙氣中SO2含量一般在50-1000mg/Nm3。獨(dú)立焦化企業(yè)焦?fàn)t煙道氣中SO2值普遍偏高，在180℃至230℃溫度區(qū)間內(nèi)，SO2易轉(zhuǎn)化為硫酸銨，造成管道堵塞和設(shè)備腐蝕，從而降低脫硫脫硝效率。

（4）焦?fàn)t煙氣中含有焦油物質(zhì)，由于脫硫脫硝系統(tǒng)進(jìn)口溫度較低(小于180℃，已經(jīng)達(dá)到焦油凝結(jié)溫度約260℃)，此時(shí)焦?fàn)t煙道氣中的氣態(tài)焦油凝結(jié)成粘稠狀物質(zhì)，容易堵塞催化劑，造成系統(tǒng)阻力增加、脫硫效率降低。同時(shí)，由于焦?fàn)t串漏，導(dǎo)致焦?fàn)t煙道氣中含有一定微細(xì)顆粒物(無(wú)定形碳、爐墻材料顆粒物)，這些微細(xì)顆粒物極易將催化劑堵塞。

因此，一般需要增設(shè)焦油吸附裝置，采用焦炭或者活性炭作為吸附劑，通過(guò)毛細(xì)管的吸附作用，去除煙氣中絕大部分的焦油。當(dāng)吸附量接近飽和時(shí)（表征為吸附裝置阻力變大），需要進(jìn)行吸附劑的更換，焦油吸附裝置采用整體抽屜式快裝模塊化設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)吸附劑的快速在線更換及檢修。

（5）煙氣含水量較大，一般在12-18%。

2、焦?fàn)t煙氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)

3、焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝工藝

目前，焦?fàn)t煙氣脫硝的主流工藝有選擇性催化脫硝(SCR)、選擇性非催化脫硝(SNCR)、活性炭法和氧化吸收法；焦化煙氣主流的脫硫工藝為：NaHCO3干法脫硫、活性炭干法脫硫、以碳酸鈉為吸收劑的半干法脫硫、氨法脫硫等。干法脫硫技術(shù)應(yīng)用逐漸增加。

目前現(xiàn)有的焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝技術(shù)存在以下兩個(gè)問(wèn)題：

單獨(dú)脫硫與單獨(dú)脫硝組合順序的選擇，根據(jù)工藝條件要求,脫硝需在高溫下進(jìn)行,脫硫需在低溫下進(jìn)行。若選擇先脫硫后脫硝,然后進(jìn)入脫硝工序，脫硫須選用干法或半干法脫硫，否則還要對(duì)煙氣進(jìn)行再熱，造成能源的浪費(fèi)，并增加企業(yè)成本。若選擇先脫硝后脫硫,在脫硝催化劑作用下,煙氣中SO2被部分催化氧化成SO3,生成的SO3與逃逸的NH3和水蒸氣反應(yīng)生成硫酸氫銨,硫酸氫銨具有黏性和腐蝕性,會(huì)對(duì)脫硝催化劑和下游設(shè)備造成堵塞和腐蝕,從而影響脫硝效果及設(shè)備使用壽命。

焦?fàn)t煙氣經(jīng)脫硫脫硝后,可選擇直接通過(guò)脫硫脫硝裝置自帶煙囪排放或由焦?fàn)t煙囪排放2種方式。若選擇直接通過(guò)脫硫脫硝裝置自帶煙囪排放,則當(dāng)發(fā)生停電事故時(shí),煙氣必須通過(guò)焦?fàn)t煙囪排放,而焦?fàn)t煙囪由于長(zhǎng)時(shí)間不使用處于冷態(tài),無(wú)法及時(shí)形成吸力而導(dǎo)致煙氣不能排放,從而引發(fā)爆炸等安全事故;脫硫脫硝后的煙氣若選擇通過(guò)焦?fàn)t煙囪排放,由于當(dāng)前很多脫硫脫硝工藝經(jīng)凈化后焦?fàn)t煙氣溫度低于130℃,這種低溫將使煙囪吸力不夠、排煙困難,從而引起系統(tǒng)阻力增大、煙囪腐蝕,不利于整個(gè)生產(chǎn)、凈化系統(tǒng)穩(wěn)定,甚至引起安全事故。

（1）鈉基干法脫硫+除塵+低溫脫硝工藝

該技術(shù)源自歐洲，已在國(guó)內(nèi)得到推廣應(yīng)用，由于干法脫硫溫降低，無(wú)需再對(duì)煙氣補(bǔ)熱，脫硫除塵后可直接進(jìn)入煙氣脫硝系統(tǒng)，或者脫硫后，直接進(jìn)入利用脫硝除塵一體化濾袋進(jìn)行脫硝除塵協(xié)同處理。該工藝的特點(diǎn)一是裝置投入使用后不影響焦?fàn)t的安全生產(chǎn);凈化后的煙氣返回原焦?fàn)t煙囪，使其始終在熱態(tài)運(yùn)行滿足焦?fàn)t生產(chǎn)所需的吸力;二是裝置操作彈性強(qiáng)，污染物可以穩(wěn)定達(dá)到焦化行業(yè)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)大氣污染物的特別排放限值標(biāo)準(zhǔn);三是采用干法脫硫，沒(méi)有濕法脫硫帶來(lái)的“氣溶膠”產(chǎn)生的次生大氣污染問(wèn)題;四是脫硝反應(yīng)是在脫硫+除塵完成之后進(jìn)行，將煙氣中的對(duì)脫硝催化劑有影響的雜質(zhì)(焦油，多銨鹽、粉塵顆粒物等)已經(jīng)脫除。延長(zhǎng)脫硝催化劑的使用壽命，減少頻繁再生導(dǎo)致的開工率低下的問(wèn)題。

（2）低溫SCR脫硝+氨法脫硫+煙氣再熱技術(shù)

該技術(shù)脫硫脫硝效率均較高，但是存在SCR催化劑易堵塞，脫硫后需要消白等問(wèn)題。

（3）SDA脫硫+SCR脫硝技術(shù)

該技術(shù)在寶鋼得到應(yīng)用，采用旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法(SDA法)煙氣脫硫，脫硫劑為Na2CO3溶液，脫硫后煙氣經(jīng)布袋除塵收集顆粒物，脫硫劑循環(huán)利用。脫硫后煙氣升溫噴氨，在脫硝催化劑的作用下脫硝。該方案的特點(diǎn)是：一是鈉基SDA脫硫。適合焦?fàn)t煙氣溫度區(qū)間，脫硫反應(yīng)動(dòng)力優(yōu)，煙氣溫降少，溶液制備簡(jiǎn)單，占地面積小。二是系統(tǒng)內(nèi)顆粒物凈化。脫硫并干燥的粉狀顆粒進(jìn)入布袋除塵器凈化處理，避免對(duì)脫硝催化劑影響，實(shí)現(xiàn)顆粒物達(dá)標(biāo)排放。三是低溫SCR脫硝。SCR脫硝反應(yīng)溫度200～225℃。四是加熱爐煙溫調(diào)節(jié)。配置加熱爐補(bǔ)熱、混合，燃燒強(qiáng)度自適應(yīng)控制，滿足脫硝反應(yīng)溫度均勻性要求。五是脫硫脫硝一體化，SDA脫硫技術(shù)成熟，脫硫效率高，先脫硫便于實(shí)現(xiàn)低溫脫硝。缺點(diǎn)是脫硫煙溫降低10℃，需要補(bǔ)熱才能適應(yīng)脫硝催化劑。

（4）焦?fàn)t煙氣塵硫硝陶瓷催化濾管一體化技術(shù)

爐煙氣脫硫脫硝除塵陶瓷濾管一體化技術(shù)，將傳統(tǒng)的干法脫硫、過(guò)濾式除塵和低溫SCR脫硝有效地集成結(jié)合在一起，具有以下特性：以陶瓷催化濾管為核心工藝部件，簡(jiǎn)化傳統(tǒng)脫硫脫硝除塵的復(fù)雜流程，三合一，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，通過(guò)空間優(yōu)化和立體布置，可大大節(jié)約占地面積。與干法脫硫相結(jié)合，采用全干法工藝流程，無(wú)任何廢水產(chǎn)生，達(dá)標(biāo)煙氣經(jīng)煙囪排放，無(wú)需煙囪熱備且工藝無(wú)白煙產(chǎn)生，過(guò)濾截留下的脫硫灰和粉塵主要以CaSO4、CaSO3、CaO等物質(zhì)存在，飛灰中無(wú)重金屬離子，屬于一般固體廢物。

（5）低氮燃燒技術(shù)

低氮燃燒技術(shù)是在爐內(nèi)采用各種燃燒手段來(lái)控制燃燒過(guò)程中NOx的生成，主要有空氣分級(jí)燃燒、再燃燒技術(shù)、低NOx燃燒器等，該技術(shù)主要適用于燃煤鍋爐和熱風(fēng)爐。

焦?fàn)t中已應(yīng)用的類似技術(shù)有分段燃燒和廢氣循環(huán)，但對(duì)于已建成的焦?fàn)t，無(wú)法進(jìn)行改造。為控制NOx的生成，可通過(guò)控制燃燒溫度、改變?nèi)剂辖Y(jié)構(gòu)來(lái)減少NOx的生成。

（6）活性炭法

活性炭法脫除NOx的過(guò)程類似于SCR反應(yīng)過(guò)程，可認(rèn)為是吸附與SCR過(guò)程相結(jié)合的一種方法，或低溫的SCR反應(yīng)。炭材料既起催化劑的作用，同時(shí)還承擔(dān)吸附劑的作用。主要的反應(yīng)是活性炭在90～250℃之間催化還原NOx至氮?dú)夂退?，此溫度范圍恰好在工業(yè)鍋爐煙氣排放的窗口溫度內(nèi)，同時(shí)脫硫脫硝后的活性炭能用多種手段再生，重復(fù)利用來(lái)降低成本，消除了二次污染。商業(yè)化應(yīng)用的活性炭脫硝工藝包括日本住友、日本J–POWER(MET-Mitsui-BF)和德國(guó)WKV等幾種主流工藝。