王磊济，程晓辉，李玉洋 （江苏科行环保股份有限公司，江苏盐城２２４０５１） 摘要：我国焦炭产能居世界首位，但炼焦过程中产生大量污染物。结合焦炉烟气的特点，并对典型 的焦炉烟气脱硫脱硝工艺进行了分析，提出了一种半干法脱硫＋除尘＋活性碳纤维脱硝的新工艺，详细阐述 了该工艺的工艺流程及脱硫脱硝反应原理。 关键词：焦炉烟气；脱硫；脱硝；活性碳纤维 中图分类号：Ｘ７０１ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００６—５３７７（２０１８）０３－００４４－０４ 的含量为５０～８００ｍｇ／ｍ ，ＮＯ Ｎ￣－ＮＮｓｏｏ～１２００ｍｇ／ｍ 。 １前言 烟气的组成对于设计方案、一次投资成本和运行成本等 二氧化硫和氮氧化物严重污染环境，不仅会形成酸 有重要的影响。 雨、破坏臭氧层，而且还是形成ＰＭ， 的主要气态物质。 此外，氮氧化物还容易产生光化学烟雾，这些都会严重 ３焦化行业脱硫脱硝技术 目前，我国电力行业大气污染物控制技术已相当成 危害人体的健康 Ｊ。 目前，我国的焦炭产能居世界首位，达６．８亿吨， 熟，先进的脱硫脱硝除尘技术已得到广泛应用，且已实 占全球产能的７０％以上。而焦化行业属于典型的重污染 现超低排放要求。但是，焦化行业的烟气特点决定了 行业，为了改善焦化行业的污染问题，国家出台了《炼 不能简单地沿用电力行业脱硫脱硝除尘技术，为了应 焦化学工业污染物排放标准》（ＧＢ１６１７１—２０１２） 规 对这一问题，焦化行业已形成了多套工艺路线，如加 定：排放的氮氧化物浓度≤５００ｍｇ／Ｎｍ ，二氧化硫浓 热＋ＳＣＲ脱硝＋余热锅炉＋氨法脱硫、ＳＤＡ半干法脱硫＋除 度≤５０ｍｇ／Ｎｍ ，颗粒物浓度≤３０ｍｇ／Ｎｍ ，对于特别地 尘＋ＳＣＲ脱硝和活性炭法脱硫脱硝技术等。 区，排放的氮氧化物浓度≤１５０ｍｇ／Ｎｍ。，二氧化硫浓 ３．１加热＋ＳＣＲ脱硝＋余热锅炉＋氨法脱硫 度￣＜３０ｍｇ／Ｎｍ。，颗粒物浓度≤１５ｍｇ／Ｎｍ。。就当前焦炉烟 ３．１．１工艺流程 气排放浓度而言，难以达到这一排放标准，尽快探寻适 合焦化行业脱硫脱硝除尘工艺显得尤为重要。 如图ｌ所示，焦炉烟气经加热后进人ＳＣＲ脱硝反应 器，加入脱硝还原剂，发生还原反应，脱除氮氧化物， 然后进入余热锅炉回收热量，再经氨法脱硫脱除二氧化 硫，通人氧化空气将亚硫酸铵氧化为硫酸铵，最后经湿 ２焦炉烟气特点 焦炉烟气温度偏低。一般在２２０℃～２７０％，采用 式电除尘器脱除颗粒物，烟气由烟囱排放。 ＳＣＲ脱硝技术，脱除效率低、成本高，难以达到排放 ３．１．２工艺特点 要求。 加热升温后的焦炉烟气可采用中温ＳＣＲ脱硝技术， 焦炉烟气组成波动较大。焦化工艺、焦炉操作、焦炉原 该技术成熟可靠，脱硝性能稳定，在不利的运行条件下 料煤以及焦炉串漏等都会影响烟气组成ｐ】。焦炉烟气中ＳＯ， 仍有较好的脱硝效果。采用氨法脱硫可充分利用焦化厂 中国环保产业 ２０１ ８年第３期 流程如图３所示，焦炉烟气先进人预热锅炉回收热量， 再冷却降温，然后进入活性炭吸附装置。吸附塔分为两 级，第一级先脱硫，烟气中二氧化硫被吸附到活性炭表 面，在烟气中氧气、水蒸汽的作用下，发生催化氧化反 图１ ＳＣＲ脱硝氨法脱硫工艺流程 应。第二级喷氨进行脱硝处理，氮氧化物被吸附到活性 炭表面，与氨气发生反应生成氮气和水，再生后的活性 炭可循环利用，净化后的烟气外排。 自产稀氨水的特点，解决脱硫剂原料来源问题，同时脱 硫产品硫酸铵可作氮肥售出，增加收入Ｉ４】。但加热焦炉 烟气将增大该工艺的运行成本。氨法脱硫对设备具有一 定的腐蚀性，同时存在氨逃逸及气溶胶等问题，这也是 制约氨法脱硫推广的主要因素。 ３．２ ＳＤＡ半干法脱硫＋除尘＋ＳＣＲ脱硝 ３．２．１工艺流程 图３活性炭法工艺流程 如图２所示，焦炉烟气进入旋转喷雾脱硫塔，与旋 转喷雾器雾化的氢氧化钙雾滴充分接触，快速反应生成 亚硫酸钙，随烟气进入除尘器，未反应的脱硫剂循环使 ３．３．２技术特点 活性炭不仅可以脱硫脱硝，还可利用吸附特性脱除 用，然后进行低温ＳＣＲ脱硝，加入脱硝还原剂，发生还 烟气中的二曙英、重金属等污染物。脱硫脱硝过程中无 原反应，净化后的烟气经烟囱排放。 废水产生，且不产生废渣。但投资成本和运行成本偏 高，需要开发具有自主知识产权的技术，尽快提高国产 化率，降低成本。而当烟气中的颗粒物含量过高时，会 对活性炭的吸附ｌ生能产生重要影响。 ４新的脱硫脱硝技术 根据焦炉烟气的特点和当前脱硫脱硝工艺，提出一 图２半干法脱硫ＳＣＲ脱硝工艺流程 种半干法脱硫＋除尘＋活性碳纤维脱硝工艺。 ４．１工艺流程 焦炉烟气脱硫脱硝工艺流程如图４所示。 ５．２．２工艺特点 先进行脱硫除尘有利于改善脱硝反应环境，减少粉 烟气 尘对催化剂的磨损，延长催化剂寿命，还可省略ＳＣＲ脱 硝催化剂清灰系统。旋转喷雾半干法脱硫可吸收烟气中 可能存在的焦油、有机硫等污染物，提高整个工艺脱除 性能的稳定性。脱硫后产生固体亚硫酸钠，易于处理。 同时，该工艺不易腐蚀设备。半干法脱硫核心设备为旋 转喷雾器，仍未实现国产化，外购成本高 】。进脱硝反 应器的烟气温度较低，对脱硝催化剂的性能提出了更高 的要求。 ３．３活性炭法脱硫脱硝技术 ３．３．１工艺流程 卜ＳＤＡ反应器；２一除尘器；３吸附罐：４一再生罐；５一备用罐；６一气液分离器； ７一臭氧发生器；８一氧化分解塔；９一第二吸附罐：１０一第二备用罐：１１一换热器 １２一酸液罐 活性炭法是利用活性炭的吸附和催化性能ｆ６】。工艺 图４活性碳纤维法工艺流程简图 ＮＡ ＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴＡＬ ＰＲＯＴＥＣＴＩＯＮ ＩＮＤＵ ＳＴＲＹ啪．。ｌ ４５焦炉烟气进入旋转喷雾吸收塔，消石灰作为脱硫 活性碳纤维在纤维丝表面开口，排列规整，且微孔 剂，加水后制成消石灰浆液，用浆液泵打人吸收塔，经 孔道较短，扩散阻力小，有利于吸附质的脱附，提高脱 旋转喷雾器雾化成粒径５０ ｍ的雾滴，雾滴与烟气充分 附效率。首先，通过蒸气再生，再生后的气液混合物进 接触，并与烟气中的二氧化硫反应生成亚硫酸钙，同 入气液分离器，含微量ＮＯ 的气体与Ｏ 共同进入氧化分解 时，由于烟气温度较高，液滴被干燥，而烟气温度略有 塔，生成ＨＮＯ 。气体再进入第二级吸附罐，以确保实现 降低，反应产物以固态形式排出，与烟气共同进入除尘 超低排放。化学反应如下： 器。脱硫产物及未反应的消石灰被脱除后收集，其中未 反应的消石灰可循环利用。 ＮＯ＋Ｏ３ ＮＯ２＋Ｏ３ ＮＯ２＋Ｏ２ ＮＯ３＋Ｏ２ Ｎ２０５ 除尘后的烟气进入多官能团活性碳纤维吸附罐，吸 ＮＯ２＋ＮＯ３ 附氮氧化物，并将其氧化为二氧化氮，在烟气中的水蒸 汽作用下，生成ＨＮＯ 。同时，活性碳纤维可吸附二嚼英 和重金属等污染物，净化后的烟气由烟囱排放。当吸附 趋于饱和时，烟气切换到再生罐，饱和的吸附罐通蒸气 再生，吸附和再生交替进行。再生后的气液混合物进人 到气液分离器，分离出的气体与通入的臭氧共同进入氧 化分解塔，在催化剂的作用下，将氮氧化物氧化为二氧 化氮，再将气体通入到第二级吸附罐，吸收产生的二氧 化氮，净化后的气体由烟囱排出，第二级吸附罐吸附饱 和后，烟气切换到再生罐，饱和的吸附罐则进行再生， 再生后的气液混合物同样进入到气液分离器。 气液分离器分离出的液体经冷却，进入酸液罐，稀 酸溶液可综合利用。 ４．２工艺原理 ４．２．１脱硫原理 将Ｃａ（ＯＨ），粉末与工艺水混合，搅拌制成Ｃａ（ＯＨ），浆 液，通过雾化作用形成雾滴，增大烟气与脱硫剂的接触 面积，提高反应速率，脱除ｓ０，等酸性气体。化学反应 如下： Ｃａ（ＯＨ）２＋ＳＯ２＿ＣａＳＯ３＋Ｈ２０ ＣａＳ０３＋专０ 一ｃａＳＯ ４．２．２脱硝原理 活性碳纤维具有极大的比表面积和发达的微孔结 构，有利于提高其吸附性能。同时，活性碳纤维表面具 有丰富的有机官能团（含氧官能团、含氮官能团），对 吸附氧化反应有显著的促进作用 、 。首先，ＮＯ吸附到 多官能团活性碳纤维表面，同时，烟气中的０，也吸附到 活性碳纤维表面，发生氧化反应，生成ＮＯ，，再与烟气 中的水蒸汽反应，生成ＨＮＯ ，化学反应如下： ＮＯ＋专ｏ －－￣ＮＯ ３ＮＯ２＋Ｈ７Ｏ ２ＨＮＯ３＋ＮＯ １６ Ｊ未 业 Ｎ２０５＋Ｈ２０ ２ＨＮＯ３ ４．３技术特点 （１）该工艺采用旋转喷雾半干法脱硫，工艺流程 简单，反应速度快，脱硫效率高。可吸收烟气中的二曙 英和重金属等污染物，还能脱除焦炉串漏所携带的有机 焦、有机硫等组分，解决焦炉烟气组分复杂的问题。旋 转喷雾器雾化的液滴约为５０ Ｉｎ，增大了雾滴与烟气的 接触面积，大大提高了脱硫反应效率。且系统在干况下 运行，不存在设备腐蚀的问题。 （２）采用先脱硫后脱硝的工艺，可以为脱硝提供低 硫低尘的反应环境，提高脱除效率，且温降约为２０℃， 脱硝温度有保障。 （３）采用活性碳纤维吸附氧化＋臭氧氧化脱硝技术 可以充分利用活性碳纤维的吸附氧化性能，将绝大部分 的ＮＯ 脱除，剩余极少量的ＮＯ 再进入强氧化塔，与臭 氧反应。最后再经一级活性炭吸附，进一步降低烟气中 ＮＯ 的含量，实现超低排放。该技术解决了焦炉烟气温 度较低不利于脱硝的问题，同时，活性碳纤维的使用可 以明显减少臭氧消耗量，降低运行成本。 （４）由于活性碳纤维的孑Ｌ道结构特点，使得其脱 附效率高，只需通热蒸气即可实现活性碳纤维的原位 再生。 （５）活性碳纤维对ｓＯ，也有一定的脱除能力，这提 高了整套工艺脱硫处理能力和操作弹性。 ５ 结语 随着环境问题的１３趋严峻，环保越来越受到国家重 视，焦化行业的污染物治理已势在必行。结合焦炉烟气 温度低、组分波动大的特点，对现有工艺进行了分析， 提出一种半干法脱硫＋除尘＋活性碳纤维脱硝的新工艺， 具有一定的应用前景。 参考文献： １】王晓琴，郝志强焦炉烟道废气脱硫技术【Ｊ】．煤炭与化工，２０１６，３９（９）： １ ５２－１５４． ｆ５】葛介龙，张佩芳，周钓忠，等几种半千法脱硫工艺机理探讨［Ｊ１ｌ电力科技与 环保，２００５，２１（１）：３７—４０． 【６】谢新苹，蒋剑春，孙康，等．脱硫脱硝用活性炭研究进展【Ｊ】．生物质化学工 程，２０１２，４６（１）：４５—５０ ２】ＧＢ１６１７１—２０１２，炼焦化学工业污染物排放标准【Ｓ】． ３ｌ张文效，姚润生，沈炳龙焦炉烟气先脱硫后脱硝的新工艺研究【Ｊ】．煤炭加工 与综合利用，２０１５（１２）：５１—５４． ４】王海风，张春霞，齐渊洪．氨法脱硫研究进展【Ｊ】＿环境工程，２０１０，２８（６）： ５５－５８． 【７】范浩杰，朱敬，刘金生，等．活性炭纤维脱硫、脱硝的研究进展［Ｊ】ｌ动力工程 学报，２００５，２５（５）：７２４—７２７ 【８】李新艳，秦志宏活性炭纤维的研究进展［Ｊ】ｌ化工生产与技术，２０１１，侣（４）： ４３－４５． Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｄｅｎｉｔｒａｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ Ｃｏｋｅ Ｏｖｅｎ Ｆｌｕｅ Ｇａｓ ＷＡＮＧ Ｌｅｉｑｉ，ＣＨＥＮＧ Ｘｉａｏ－ｈｕｉ，ＬＩ Ｙｕ－ｙａｎｇ （Ｊｉａｎｇｓｕ Ｃｏｈｅｎ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｙａｎｃｈｅｎｇ Ｊｉａｎｇｓｕ ２２４０５１，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｃｏｋｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｃａｐａｃｉｔｙ ｉｎ Ｃｈｉｎａ ｒａｎｋｓ ｔｈｅ ｐｒｉｍａｃｙ ｉｎ ｔｈｅ ｗｏｒｌｄ，ｂｕｔ ｔｈｅ ｃｏｋｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｐｒｏｄｕｃｅｓ ａ ｇｒｅａｔ ｌｏｔ ｏｆ ｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ．Ｉｎ ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ ｌｆｕｅ ｇａｓ ｏｆ ｃｏｋｅ ｏｖｅｎ，ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｔｙｐｉｃａｌ ｃｏｋｅ ｏｖｅｎ ｆｌｕｅ ｇａｓ ｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｎｉｔｒａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ．Ｔｈｅｎ．ｔｈｅ ｐａｐｅｒ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ａ ｎｅｗ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｓｅｍｉ－ｄｒｙ ｄｅｓｕＩｆｕｒｉｚａｔｉＯｎ＋ｄｕｓｔ ｒｅｍｏｖａｌ＋ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒ ｄｅｎｉｔｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｄｅｓｃｒｉｂｅｓ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｌｏｗ ａｎｄ ｒｅａｃｔｉｏｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｋｅ ｏｖｅｎ ｆｌｕｅ ｇａｓ；ｄｅｓｕｌｆｕｒｉｚａｔｉｏｎ；ｄｅｎｉｔｒａｔｉｏｎ；ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒ （上接第４３页） 格的冷凝液通过管道自流至烟气提水蓄水池储存，作为 脱硫工艺水补水或制除盐水原水。 （水价按４．７元／ｔ计），具有较高的经济性，值得推广。 参考文献： １１尹淞 十二五 电力发展与可再生能源发电［Ｊ】电器工业，２０１１（１ ２）： ３６－３７ ７结语 对于严重缺水的地区，采用炉后烟气提水工艺可实 现高度节水。炉后烟气提水换热器投运过程中，可进一 ２】黄湘节能环保走可持续发展之咯一电器工业，２００７（５）：４０—４４ 我国火电机组的节水经济技术分析【Ｊ】ｌ ３】宋轩，耿雷华，杜霞我国火电工业取用水量及其定额分析【Ｊ】水资源与水工 程学报，２００８（６）：６４—６６＋７０． ４】宋丽莎，曹长武火力发电厂用水技术【Ｍ】．北京：中国电力出版社，２００７： ２４７－２５３ 步降低机组出口烟尘排放浓度，除尘效率可达５０％左右。 烟气凝结水除了ｐＨ显酸性同时水质较好，可作为脱硫工 艺补水及制备除盐水的原水，炉后烟气提水量为７８ｔ／ｈ， 年提水量为４２．９万ｔ（年利用５５００ｈ），可节约２０１．６万元 ５】刘继艳，陈长富，户朝旺浅析我国水资源现状及节水的必要性和途径【Ｊ】ｌ农 村经济与科技，２００９（４）：５６—５７＋６４ Ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ Ｓｔｕｄｙ ｏｎ Ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ Ｗａｔｅｒ ｏｆ Ｆｌｕｅ Ｇａｓ ｉｎ Ｆｕｒｎａｃｅ Ｂａｃｋ ｏｆ Ｌｉｇｎｉｔｉｃ Ｃｏａｌ Ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ Ｕｎｉｔ ＤＵＡＮ Ｆｅｉ．ｆｅｉ （Ｉｎｎｅｒ Ｍｏｎｇｏｌｉａ Ｄａｔａｎｇ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｘｉｌｉｎｈｏｔ Ｐｏｗｅｒ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｘｉｌｉｎｈｏｔ Ｉｎｎｅｒ Ｍｏｎｇｏｌｉａ ０２６０００，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ２ｘ６６０ＭＷ ｐｏｗｅｒ ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ ｕｎｉｔ ｏｆ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｐｏｗｅｒ ｐｌａｎｔ ｕｓｅｓ ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ ｗａｔｅｒ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｏｆ ｆｌｕｅ ｇａｓ ｉｎ ｆｕｒｎａｃｅ ｂａｃｋ ｏｆ ｌｉｇｎｉｔｉｃ ｃｏａｌ ｔｏ ｓａｖｅ ｗａｔｅｒ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ ｏｆ ｔｈｅ ｇｅｎｅｒａｔｉｎｇ ｕｎｉｔ． Ｔｈｅ ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ ｗａｔｅｒ ｏｆ ｆｌｕｅ ｇａｓ ｓｕｐｐｌｉｅｓ ｗａｔｅｒ ｍａｉｎｌｙ ｆｏｒ ｉｆｌｌｉｎｇ ｔｈｅ ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ ｗａｔｅｒ ｏｆ ｄｅｓｕｌｐｈｕ ｒｉｚａｔｉＯｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｗａｔｅｒ ａｎｄ ｓｕｐｐｌｉｅｓ ｗａｔｅｒ ｓｏｕｒｃｅ ｆｏｒ ｄｅｓａｌｔｉｎｇ ｏｆ ｗａｔｅｒ ｏｒ ｔｈｅ ｇｅｎｅｒａｔｉｆｎｇ ｕｎｉｔ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｄｅｎｓａｔｉｏｎ ｗａｔｅｒ ｏｆ ｆｌｕｅ ｇａｓ；ｓａｖｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｒｅｓｏｕｒｃｅ；ｄｕｓｔ ｒｅｍｏｖａｌ ＮｖｌＲ０ＮＭＥＮＴＡＬＰＲ０ＴＥｃＴ１０ＮｌＮ。Ｕ Ｓ ＴＲＹ．。ｌ耵
