關(guān)于焦?fàn)t煙道廢氣脫硫脫硝的調(diào)研考察報(bào)告
國家在2012年重新修訂了《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》，規(guī)定自2015年1月1日起，要求機(jī)焦?fàn)t煙囪廢氣排放顆粒物排放不高于30mg/m3，二氧化硫不高于50mg/m3，氮氧化物為500mg/m3。對于特別地域范圍、時(shí)間執(zhí)行特別排放限值要求，規(guī)定機(jī)焦?fàn)t煙囪廢氣排放顆粒物排放不高于15mg/m3，二氧化硫不高于30mg/m3，氮氧化物不高于150mg/m3。我公司采取了外出實(shí)際調(diào)研的方式，針對該項(xiàng)目進(jìn)行了考察。
一、脫硫脫硝工藝指標(biāo)對比
本次外出考察對標(biāo)的幾家單位各具特點(diǎn)，每家單位根據(jù)自身實(shí)際情況選擇性的上的脫硫或者脫硝裝置，沒有一家同時(shí)上脫硫脫硝一體化工藝。
二、考察廠家具體情況分析
1、某焦化廠（一）
該廠一期焦化為4.3米搗固焦，年產(chǎn)焦炭100萬噸，兩座焦?fàn)t公用一個(gè)煙囪，焦?fàn)t煙道廢氣大約為25萬立每小時(shí)。該公司采取納米多金屬吸附催化催化技術(shù)將SO2由150mg/m3降低為40mg/m3，同時(shí)因配入大量空氣使氮氧化物降低為380mg/m3。工藝流程圖如下圖所示。
（1）脫硫工藝
脫硫方法采用的是納米多金屬催化劑技術(shù)，利用煙氣中的水分、氧氣、SO2和熱量，生產(chǎn)一定濃度的硫酸。煙氣中的SO2、H2O、O2被吸附在催化劑的孔隙中，在活性組分的催化作用下變?yōu)榫哂谢钚缘姆肿樱瑫r(shí)反應(yīng)生成H2SO4。催化反應(yīng)生成的硫酸富集在載體中，當(dāng)脫硫一段時(shí)間孔隙能硫酸達(dá)到飽和后再生，釋放出催化劑的活性位，催化劑的脫硫能力得到恢復(fù)。與傳統(tǒng)炭法比較，催化法脫硫能耗少、脫硫劑損耗小且不必再建一套硫酸生產(chǎn)裝置，使工藝流程變短，運(yùn)行更穩(wěn)定可靠。脫硫機(jī)理如下：
該公司脫硫塔分為四組，并聯(lián)關(guān)系，生產(chǎn)時(shí)三組運(yùn)行，備用一組；每24小時(shí)替換下一組進(jìn)行解析沖洗；沖洗采用清水稀酸，最終制得5%的稀硫酸，該公司5%稀硫酸產(chǎn)量為每日12噸。
（2）投資費(fèi)用
該公司一次性投資1700萬元施工建設(shè)焦?fàn)t煙氣脫硫裝置；采用多金屬納米催化劑320m3，每立方催化劑價(jià)格為1.5萬元，按照使用五年計(jì)算，每年催化劑投入成本為96萬元。
該工段人員每班配置2人，一人負(fù)責(zé)鍋爐、一人負(fù)責(zé)脫硫系統(tǒng)的操作；配備560kw/h的引風(fēng)機(jī)，日耗電1.344萬度。
（3）優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)分析
優(yōu)點(diǎn)：1、該公司采取的吸附催化制稀酸工藝環(huán)保潔凈；2、該公司整體工藝充分考慮了焦?fàn)t熱備及緊急情況下的排氣問題，如果引風(fēng)機(jī)停電，煙氣可直接通過煙囪排放。
缺點(diǎn)：1、脫硫效果需要進(jìn)一步驗(yàn)證，按照該公司二氧化硫40mg/m3排放指標(biāo)不能滿足我公司處于特限區(qū)域30mg/m3要求；2、引風(fēng)機(jī)設(shè)計(jì)較大，煙氣循環(huán)量及耗電較大，需要優(yōu)化設(shè)計(jì)。
2、某焦化廠（二）
該廠一期焦化為4.3米搗固焦，年產(chǎn)焦炭90萬噸，兩座焦?fàn)t公用一個(gè)煙囪，焦?fàn)t煙道廢氣大約為16萬立每小時(shí)。該公司采取氧化鎂濕法脫硫，將SO2處理至22mg/m3，同時(shí)因配入大量空氣使氮氧化物降低為285mg/m3。
（1）脫硫工藝
250℃左右的煙氣先經(jīng)過余熱鍋爐換熱產(chǎn)生0.8Mpa飽和蒸汽，出余熱鍋爐蒸汽發(fā)生器后的煙氣溫度降到185℃左右，通過余熱鍋爐省煤器，煙氣溫度降到165℃左右，然后進(jìn)入空氣換熱器（利用焦?fàn)t煙氣余熱加熱常溫空氣至120℃左右經(jīng)過3#煙道進(jìn)入原煙囪，使煙囪處于熱備狀態(tài)以保持其吸力）再經(jīng)引風(fēng)機(jī)進(jìn)入脫硫塔，經(jīng)過脫硫后的煙氣溫度在60℃左右通過脫硫塔鋼制煙囪直接達(dá)標(biāo)排放。
脫硫技術(shù)采用濕法氧化鎂法，主要利用SO2的酸性及還原性，通過酸堿反應(yīng)，將SO2轉(zhuǎn)化為MgSO4。反應(yīng)原理如下
（2）投資費(fèi)用
該公司一次性投資1800萬元施工建設(shè)焦?fàn)t煙氣脫硫裝置；該工段人員每班配置2人，一人負(fù)責(zé)鍋爐、一人負(fù)責(zé)脫硫系統(tǒng)的操作；
（3）優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)分析
優(yōu)點(diǎn)：煙氣二氧化硫指標(biāo)達(dá)標(biāo)，可以降低至30mg/m3以下。
缺點(diǎn)：1、煙氣溫度降低至65℃，且在低空排放，造成大量煙氣視覺污染；2、沒有考慮煙囪熱備，目前僅是從設(shè)計(jì)上安裝了一臺應(yīng)急風(fēng)機(jī)，預(yù)計(jì)安全性較差。3、生產(chǎn)得到的硫酸鎂硫膏純度很差，無法處理。
3、某焦化廠（三）
該廠一期焦化為5.5米搗固焦，年產(chǎn)焦炭130萬噸，兩座焦?fàn)t公用一個(gè)煙囪，，焦?fàn)t煙道廢氣大約為16萬立每小時(shí)。該公司通過優(yōu)化加熱技術(shù)，通過實(shí)時(shí)監(jiān)控火道溫度、火落溫度、推出焦餅表面溫度、廢氣分析含氧量等多種手段合理降低標(biāo)準(zhǔn)溫度，優(yōu)化焦?fàn)t加熱均勻性，使氮氧化物由800mg/m3降低為285mg/m3。該公司目前正在建設(shè)氧化鎂濕法脫硫裝置，當(dāng)前SO2排放指標(biāo)為70mg/m3。脫硫工藝流程圖如下圖所示。
（1）脫硝工藝
氮氧化物產(chǎn)生機(jī)理：焦?fàn)t氮氧化物產(chǎn)生屬于熱力型，根據(jù)相關(guān)研究、焦?fàn)t煤氣燃燒溫度低于1750℃時(shí)、立火道1250℃時(shí)，廢氣氮氧化物含量小于500mg/m3；當(dāng)焦?fàn)t煤氣燃燒溫度低于1350℃時(shí)，焦?fàn)t廢氣中氮氧化物不明顯；當(dāng)燃燒溫度小于1600℃時(shí)，NOx生成量很小，當(dāng)燃燒溫度大于1600℃時(shí)，NO生成量大幅度上升。因此控制焦?fàn)t煤氣燃燒溫度不大于1750℃，即立火道溫度不大于1250℃，可大幅降低煙氣氮氧化物濃度。
該技術(shù)方法就是從氮氧化物產(chǎn)生的機(jī)理著手，通過焦?fàn)t的加熱優(yōu)化和火落管理技術(shù)，對加熱過程的各個(gè)環(huán)節(jié)進(jìn)行精細(xì)化操作管理、精密化監(jiān)測、控制，從前端精確控制燃燒氣氛、爐膛局部高溫、爐體的串漏量等，通過合理降低高溫燃燒火焰溫度，破壞氮氧化物產(chǎn)生的條件，使在焦?fàn)t生產(chǎn)中少產(chǎn)生氮氧化物。
（2）脫硫工藝
采取濕式氧化鎂法。但是，從設(shè)計(jì)上，該公司增加了一個(gè)空氣預(yù)熱裝置，預(yù)熱后空氣達(dá)到130℃直接通入焦?fàn)t煙囪，能夠使焦?fàn)t煙囪處于熱備狀態(tài)。
（3）投資費(fèi)用
該公司一次性投資2400萬元施工建設(shè)焦?fàn)t煙氣脫硫裝置；脫硫工段預(yù)計(jì)配備人員每班2人，一人負(fù)責(zé)鍋爐、一人負(fù)責(zé)脫硫系統(tǒng)的操作；優(yōu)化加熱脫硝裝置兩座焦?fàn)t一次性投資900-1000萬元，無需配備人員，可以指導(dǎo)四班煤氣組人員操作。
（4）優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)分析
優(yōu)點(diǎn)：1、通過焦?fàn)t優(yōu)化加熱系統(tǒng)，不僅使氮氧化物由800mg/m3降低為285mg/m3，而且使單爐耗氣量由16000m3/h降低至13000m3/h，有較大利益點(diǎn)；2、用空氣預(yù)熱的方法解決了焦?fàn)t熱備的問題；
缺點(diǎn)：煙氣溫度降低至65℃，且在低空排放，造成大量煙氣視覺污染；
4、某焦化廠（四）
該廠一期、二期均為6米頂裝焦?fàn)t，兩座焦?fàn)t公用一個(gè)煙囪，焦?fàn)t煙道廢氣大約為25萬立每小時(shí)。
該公司直排SO2指標(biāo)為50mg/m3，氮氧化物指標(biāo)為1100mg/m3。為了保證氮氧化物排放達(dá)標(biāo)，該公司采取SCR技術(shù)進(jìn)行脫硝處理，處理后，氮氧化物均降低至20mg/m3以下。具體工藝流程圖為下圖所示。
（1）脫硝工藝
NH3-SCR法煙氣脫硝反應(yīng)原理是：4NO+4NH3+O2=4N2+6H2O。該反應(yīng)是在300℃-400℃催化劑條件下發(fā)生的反應(yīng)。脫硝催化劑是NH3-SCR法煙氣脫硝的核心技術(shù)，一般占總裝置投資成本的30%~50%，評價(jià)催化劑的反應(yīng)性能的指標(biāo)：活性、選擇性、穩(wěn)定性（包括化學(xué)穩(wěn)定性、耐熱穩(wěn)定性、抗毒穩(wěn)定性和機(jī)械穩(wěn)定性）。
圖1
圖2
依據(jù)焦?fàn)t煙道廢氣溫度不高于300℃的實(shí)際情況，目前低溫SCR法催化劑及裝置是當(dāng)前脫硝工藝的核心技術(shù)，上圖1、2為一、二期焦化設(shè)計(jì)的脫硝裝置流程圖。
圖一工藝流程為300℃煙氣先脫硝，然后余熱回收，在進(jìn)煙囪，使煙囪能夠保持熱備；脫硝塔采取3層并聯(lián)式，正常工作時(shí)投用兩層，一層作為備用或者檢修；
圖二工藝流程300℃煙氣先脫硝，然后余熱回收，在進(jìn)煙囪，使煙囪能夠保持熱備；脫硝裝置采取6塔式結(jié)構(gòu)，正常生產(chǎn)時(shí)投用5塔，剩余一塔用熱風(fēng)爐進(jìn)行離線解析再生。
（2）投資費(fèi)用
該公司一次性投資5450萬元施工建設(shè)兩期焦?fàn)t煙氣脫硝裝置，圖一流程耗資2750萬元，圖二流程耗資2700萬元；每個(gè)工段每班配備人員2人，一人負(fù)責(zé)鍋爐、一人負(fù)責(zé)脫硫系統(tǒng)的操作；低溫SCR催化劑成本為10萬每立方，圖一脫硝裝置用120立方，一次性投資1200萬元催化劑費(fèi)用。
（3）優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)分析
優(yōu)點(diǎn)：依據(jù)該公司的煙氣溫度較高的實(shí)際特點(diǎn)，工藝流程設(shè)計(jì)簡單，解決了煙氣脫硝問題；
缺點(diǎn)：脫硝前沒有脫硫，從實(shí)際生產(chǎn)上出現(xiàn)了多次影響脫硝效果的情況；
5、某焦化廠（五）
該廠一焦化為6米頂裝焦?fàn)t，年產(chǎn)焦炭110萬噸。該公司通過采取安徽工業(yè)大學(xué)優(yōu)化加熱技術(shù)，使氮氧化物由900mg/m3降低為450mg/m3。據(jù)分析，該公司回爐煤氣H2S為100mg/m3，有機(jī)硫含量也很低，目前SO2排放指標(biāo)為40mg/m3。
三、考察意見
焦?fàn)t煙氣的脫硫脫硝項(xiàng)目需要依據(jù)公司實(shí)際工藝指標(biāo)進(jìn)行設(shè)計(jì)研發(fā)，根據(jù)考察現(xiàn)場實(shí)際情況，需要設(shè)定以下原則。
（1）焦?fàn)t煙囪能夠熱備，保證煙囪本身吸力，使煉焦生產(chǎn)能夠安全穩(wěn)定；
（2）沒有新的工業(yè)廢物產(chǎn)生，否則會增加新的問題；
（3）盡可能先脫硫、后脫硝，以保證昂貴SCR催化劑的壽命；
（4）重視根源治理，通過技術(shù)手段或工藝優(yōu)化從根源降低二氧化硫及氮氧化物的排放，這樣會有效降低脫硫脫硝工藝運(yùn)行成本。
依據(jù)以上原則，提出以下考察意見。
1、優(yōu)化焦?fàn)t加熱
通過優(yōu)化加熱技術(shù)可以從根源上降低氮氧化物排放濃度，同時(shí)降低煉焦耗熱量2%-5%，從而降低噸焦成本，降低后續(xù)脫硝工藝運(yùn)行成本；
2、脫硫廢液單獨(dú)處理
通過對比上述幾家焦化廠，脫硫廢液對焦?fàn)t煙道廢氣二氧化硫排放影響很大，如果脫硫廢液能夠采取制酸等工藝，會很大程度降低煙氣二氧化硫排放濃度，優(yōu)化凈化車間脫硫運(yùn)行效果，降低工藝管道腐蝕。
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