钢铁行业焦炉烟气新型脱硫脱硝技术应用以某钢

1 引言

随着《炼焦化学工业污染物排放标准》的实行，炼焦行业面临的环保压力日渐增大。目前国内焦炉烟气脱硫脱硝刚刚起步，钢铁行业对比其他行业较成熟的烟气处理工艺来说，做到工艺技术路线成熟、投资省、吨焦成本低、副产物及二次污染少且占地少的烟气脱硝处理技术至关重要，寻找到比较适合的焦炉烟气脱硫脱硝的工艺技术路线，也是钢铁行业普遍关心的重点。

2 钢铁行业焦炉烟气处理工艺的选择

2.1 钢铁行业与煤电行业烟气的迥异

现阶段火电[1]、煤电[2]等行业的烟气脱硫脱硝技术相对成熟，主要工艺技术路线大致可分为干法、半干法、湿法三类[3]。但业界研究实践表明，煤电行业的烟气治理工艺并不能完全满足钢铁行业焦炉烟气排放的标准需求。因此，钢铁焦炉行业[4,5]在借鉴火电、煤电冶金行业成熟的脱硫脱硝技术基础上，需结合自身焦炉工艺的特点。因为两者主要有以下3个不同点。

(1)脱硝前烟气温度不同。焦炉烟气在脱硝之前，其温度一般为160～250 ℃，煤电烟气脱硝前温度为300～450 ℃,焦炉烟道的温度无法匹配传统工艺的温度条件，从而阻碍了一些技术工艺在焦炉烟道气脱硝方面的应用。

(2)烟气的污染物成分不同。煤电行业烟道气中SO2含量偏高，NOX含量偏低，而焦炉烟道气中NOX含量偏高，SO2含量偏低，且含有焦油、一氧化碳、游离炭等组分，这导致活性炭联合脱硫脱硝法等适合于高硫低氮烟气工况的工艺在焦化行业难以适用。

(3)排烟温度不同。焦炉烟囱内部必须保持130 ℃以上的温度(焦化行业称之为烟囱热备)，在引风机出现故障时，能够保证焦炉烟囱还能为炼焦工艺提供稳定的压力出口条件，而不影响整个焦炉的生产，而煤电行业的排烟温度最大限值是48 ℃，所以排烟温度过低的湿法工艺在焦化行业的应用受到制约。

2.2 钢铁行业新型催化法烟气脱硫脱硝工艺选择

鉴于对钢铁行业与火电、煤电等行业烟气的分析，干法、活性炭联合脱硫脱硝法和湿法工艺[3]等传统且较成熟的工艺不适用于钢铁行业焦炉烟气的脱硫脱硝处理。目前，对钢铁企业进行调研，发现大多钢企选择采用旋转喷雾法Na法脱硫(SDA)+低温选择性催化还原脱硝(SCR)工艺技术路线，但此工艺的系统阻损大，能耗大，投资大且工程占地面积多。因此，需要寻求一种高效、成熟、安全、节能、经济的组合式脱硫脱硝烟气净化工艺。结合某钢铁企业的自身特点，发现新型催化法脱硫+中低温选择性催化还原脱硝(SCR)工艺技术路线满足上述需求。

3 新型催化法脱硫+中低温选择性催化还原脱硝(SCR)工艺原理

某钢铁企业的焦炉烟气净化工艺系统主要有：烟气系统、烟气调质系统、新型催化法脱硫系统、SCR脱硝系统、引风机、烟囱等组成。

3.1 新型催化法反应原理

焦炉过来的烟气首先经过调质管段将烟气温度稳定到140 ℃左右，然后输送至脱硫塔，烟气中的SO2、H2O、O2在塔内新型催化剂中被吸附，在新型催化剂作用下被SO2和O反应生成SO3，SO3进一步和H2O反应生成H2SO4，从而实现烟气脱硫的目的。

在催化剂上的二氧化硫、三氧化硫均经催化氧化生成硫酸(SO3不会单独存在并携带至后续系统)，当催化剂内的硫酸达到饱和后进行再生。再生采用梯级循环再生方式，通过不同浓度的稀酸进行分级淋洗，最终将床层内的硫酸转化到再生液中，脱硫剂的活性得到恢复，同时获得15%左右浓度的稀酸产品。再生完毕后的脱硫单元床层较为湿润，可将脱硝处理后的洁净尾气引至该脱硫单元，对床层进行吹干处理，并可将床层提高一定温度，处理后的床层可静置备用。

3.2 SCR脱硝反应原理

脱硫后烟气送入SCR脱硝系统入口烟道，SCR脱硝系统向催化剂上游的烟气中喷入氨气或其它合适的还原剂、利用催化剂将烟气中的NOX转化为N2和H2O。在通常的设计中，使用液态无水氨或氨水(氨的水溶液)，无论以何种形式使用氨，首先使氨蒸发，然后氨和稀释空气或烟气混合，最后利用喷氨格栅将其喷入SCR反应器上游的烟气中。

在SCR反应器内，NO通过以下反应被还原：

4NO+4NH3+O2=4N2+6H2O

6NO+4NH3=5N2+6H2O

当烟气中有氧气时，反应(1)优先进行，因此，氨消耗量与NO还原量有一对一的关系。

在燃烧烟气中，NO2一般约占总的NOX浓度的5%，NO2参与的反应如下：

文章来源：《钢铁》 网址: http://www.gtbjb.cn/qikandaodu/2021/0223/508.html