郭培祥
(山西兴新安全生产技术服务有限公司，山西 太原 030000)
引 言在焦化处理的过程中会产生大量的废气，这些废气中含有硫化物、硝化物以及大量的固体颗粒，随着焦化过程排放到空气中，产生大量的污染，虽然目前各焦化企业均采取了大量的措施来降低废气中的污染物，但随着环保要求的不断提升，现有的处理方案均面临着净化效率低、净化成本高、净化效果差的难题。
本文在国内外脱硫、脱硝技术研究的基础上提出了一种新的组合式的脱硫脱硝技术方案，充分结合了干法脱硫和中低温选择性催化还原脱硝的技术优势，合理地调整了焦化废气的净化工艺流程，使废气先经过除尘和干法脱硫，然后集中进行中低温选择性催化还原脱硝，不仅提升了废气处理效率而且减少了粉尘对脱硫脱硝的影响，提升了还原剂的使用效率，降低了脱硫脱硝的成本。根据实际验证表明，新的脱硫脱硝工艺能够将脱硫率提升到91.2%，将脱硝率提升到84.6%，将除尘率提升到85.4%，同时，经过脱硫脱硝后的产物为硫酸钠，可以作为水泥的添加料实现二次利用，显着地提升了焦化废气净化的效率和经济性。
1 干法脱硫工艺干法脱硫是将直径约为20 μm的脱硫剂通过高速喷洒装置喷入到烟道内，脱硫剂在高温烟气的作用下被激活，体积膨胀、表面积增加，充分地与烟道内的废气接触，发生催化反应，将烟气内的硫化物充分吸收，实现脱硫的目的。目前常用的脱硫剂是碳酸氢钠，在对焦化废气进行过滤时的化学反应主要包含与硫化物的反应及与酸性物质的反应，反应原理如式(1)、式(2)所示[1]。
(1)
(2)
干法脱硫过程中催化剂和其他酸性物的反应可表示为式(3)、式(4)。
(3)
(4)
由化学反应方程可知，干法脱硫的副产物主要是硫酸钠和氯化钠，能够作为生产纯碱或者其他化合物的原料。该脱硫方法的核心点在于对硫化剂喷洒的控制，需要尽可能将硫化剂分散，使其和烟气充分接触，才能获得最高的脱硫效率和经济性，同时需要精确地控制喷射的时机满足脱硫需求。该脱硫工艺具有脱硫效率高、无需消耗水、灵活性高、副产物少的优点。
2 中低温选择性催化还原脱硝中低温选择性催化还原脱硝将催化剂放入一个容器内，利用氨来作为催化还原剂，通过综合反应来去除焦化废气中的氮化物。通过对焦化废气成分进行分析发现，氮化物中一氧化氮的体积分数约为94%，二氧化氮的体积分数约为6%，这些氮化物通过和氨气的催化反应成氮气和水，进而实现了对废气内污染物的过滤，各种氮化物的还原反应方程如式(5)和第157页式(6)[2]：
(5)
(6)
中低温选择性催化还原脱硝原理如图1所示。
图1 催化脱硝反应原理示意图
在采用中低温选择性催化还原脱硝工艺时，在反应运行一段时间后催化剂表面会形成一层较厚的硫酸氢氨，此时会严重影响催化脱硝的效率，因此需要采用原位再生热解析系统对催化剂进行再生处理，满足循环使用的需求，具有脱硝率高、经济性好的优点。
3 联合脱硫脱硝工艺流程在实际焦化处理过程中，焦化废气内含有大量的粉尘，而且在排放的过程中会随着在烟道内的流动，温度逐渐降低，结合干法脱硫和中低温催化还原脱硝的工艺技术要求，本文提出的联合脱硫脱硝工艺对烟气流动的顺序进行了优化，先进行过滤除尘，然后进行干法脱硫，利用烟气在循环过程中的自然冷却，为后面的中低温催化还原脱硝奠定基础。该联合脱硫脱硝工艺流程如图2所示[3]。
图2 联合脱硫脱硝工艺流程
由图2可知，该系统主要包括了干法脱硫装置、除尘系统、脱硝反应装置、供氮供水系统、通信监测系统等。为了满足在反应过程中精确控制的需求，通信监测系统对烟囱内烟气的流量、温度进行实时监测，将监测结果传输到控制中心，控制中心精确控制催化剂的投放时间和范围，同时采用辅助热源对烟气进行温度调节，确保进行中低温脱硝反应时的效率和经济性，最大限度地提升催化剂的活性。
4 脱硫脱硝效果分析为了对该脱硫脱硝工艺的应用效果进行分析，对焦化排烟净化系统进行改造，在烟气入口和出口位置分别对硫化物、氮化物、粉尘浓度进行监测[4]，结果如图3所示。图3中最上面的曲线表示烟道入口处的物质浓度，最下面的曲线表示烟道出口处的物质浓度。
图3 烟道入口和出口处相关物质含量变化曲线
由图3a)可知，烟道入口处的硫化物质量浓度约为36.3 mg/m3，经过脱硫净化后的质量浓度约为3.2 mg/m3，净化率达到了91.2%，远高于最初76.4%的脱硫率；由图3b)可知，烟道入口处的氮化物质量浓度约为451.8 mg/m3，经过脱硫净化后的质量浓度约为69.4 mg/m3，净化率达到了84.6%，远高于最初52.7%的脱硝率；由图3c)可知，烟道入口处的粉尘质量浓度约为25.6 mg/m3，经过脱硫净化后的质量浓度约为3.74 mg/m3，净化率达到了85.4%，远高于最初44.9%的除尘率。同时，经过脱硫脱硝后的产物为硫酸钠，可以作为水泥的添加料实现二次利用，提升焦化废气净化的经济性。
5 结论针对焦化处理过程中废气含硫、含硝量超标，给环境造成较大污染的现状，提出了一种新的脱硫脱硝技术，该技术充分应用了干法脱硫和中低温选择性催化还原脱硝的优势，对焦化处理过程中废气的深度净化，根据实际应用表明：
1)干法脱硫工艺具有脱硫效率高、无需消耗水、灵活性高、副产物少的优点。
2)中低温选择性催化还原脱硝，具有脱硝率高、经济性好的优点。
3)新的脱硫脱硝工艺能够将脱硫率提升到91.2%，将脱硝率提升到84.6%，将除尘率提升到85.4%，同时，经过脱硫脱硝后的产物为硫酸钠，可以作为水泥的添加料实现二次利用，显着提升了焦化废气净化的效率和经济性。
