废气循环干燥缺点(工业废气治理之焦化行业篇)

一、炼焦烟尘特点

焦炉烟尘污染源主要分布于炉顶、机焦两侧和息焦。焦炉烟尘发生于装煤、炼焦、推焦和息焦过程中。炼焦烟尘难以捕集且含有焦油物质，焦粉磨琢性强，处理相当困难。

烟尘特点：

1、含污染物种类繁多，废气中含有煤尘、焦尘和焦油物质（主要由多环芳香族化合物组成，烷基芳烃含量较少，高沸点组分较多，热稳定性好。其组分萘含量较多，其余相对含量较少，主要有1－甲基萘、2－甲基萘、苊、芴、氧芴、蒽、菲、咔唑、莹蒽、喹啉、芘等），其中无机类的有硫化氢、氰化氢、氨、二硫化碳等，有机类的有苯类、酚类等多环及杂环芳烃。

2、危害性大，污染物多属有毒有害物质。

3、污染物发生源多、面广、分散，连续性与阵发性并存。

4、焦化粉尘中的焦粉磨损性强，易磨损管道与设备，粉尘中的焦油物质堵塞袋式除尘器的滤袋。

二、 焦炉煤气脱硫脱硝技术

焦化行业炼焦炉工艺一般分为三种：即顶装工艺、捣固工艺以及清洁热回收工艺。其中顶装工艺的炼焦炉炉型最为复杂、繁多，但根据国家相关政策（逐步淘汰落后、污染严重的4.3m以下焦炉，鼓励焦炉大型化趋势）、不同炭化室高度炉型的污染物产排量的特点，规模一般分为炭化室高度＜4.3m顶装焦炉、4.3m～6m顶装焦炉（包括4.3m）以及炭化室高度≥6m焦炉三类；捣固焦炉以及清洁热回收焦炉这两类由于发展历史较短，炉型差异相对较小，炭化室高度相近，且其污染物产排放量差别不大。

1、焦炉烟气特点

（1）焦炉因其生产工艺的特殊性，烟气中NOx主要是在煤气高温燃烧条件下产生的，焦炉煤气含50%以上的氢气，燃烧速度快，火焰温度高达1700℃～1900℃，煤气中氮气与氧气发生氧化反应生成NOx，浓度一般为600毫克/立方米～1500毫克/立方米，有的甚至高达1800毫克/立方米。

（2）焦炉烟气温度较低。多数焦化企业为200℃~250℃，个别低至180℃、高至280℃;而火电厂烟气温度300℃~400℃。在焦炉烟气温度低于250℃的情况下，无法达到电厂脱硝工艺催化剂起活所要求的反应温度。焦炉是一个复杂的热工设备，其动力源就是烟囱，依靠烟囱的自然吸力把焦炉燃烧的废气排出，所以为了使烟囱具备一定的吸力，烟囱必须具备一定的温度才行，焦炉烟气脱硫脱硝后的烟气温度不能低于130℃的烟气露点温度，否则，会影响焦炉的正常生产。因此，若采用湿法脱硫技术，还需要对烟囱进行热备。

（3）焦炉烟气中二氧化硫含量一般在50-1000mg/Nm3。独立焦化企业焦炉烟道气中二氧化硫值普遍偏高，在180℃至230℃温度区间内，二氧化硫易转化为硫酸铵，造成管道堵塞和设备腐蚀，从而降低脱硫脱硝效率。

（4）焦炉烟气中含有焦油物质，由于脱硫脱硝系统进口温度较低(小于180℃，已经达到焦油凝结温度约260℃)，此时焦炉烟道气中的气态焦油凝结成粘稠状物质，容易堵塞催化剂，造成系统阻力增加、脱硫效率降低。同时，由于焦炉串漏，导致焦炉烟道气中含有一定微细颗粒物(无定形碳、炉墙材料颗粒物)，这些微细颗粒物极易将催化剂堵塞。

因此，一般需要增设焦油吸附装置，采用焦炭或者活性炭作为吸附剂，通过毛细管的吸附作用，去除烟气中绝大部分的焦油。当吸附量接近饱和时（表征为吸附装置阻力变大），需要进行吸附剂的更换，焦油吸附装置采用整体抽屉式快装模块化设计，可以实现吸附剂的快速在线更换及检修。

（5）烟气含水量较大，一般在12-18%。

2、焦炉烟气脱硫脱硝工艺

目前，焦炉烟气脱硝的主流工艺有选择性催化脱硝(SCR)、选择性非催化脱硝(SNCR)、活性炭法和氧化吸收法；焦化烟气主流的脱硫工艺为：NaHCO3干法脱硫、活性炭干法脱硫、以碳酸钠为吸收剂的半干法脱硫、氨法脱硫等。干法脱硫技术应用逐渐增加。

（1）钠基干法脱硫+除尘+低温脱硝工艺

该技术源自欧洲，已在国内得到推广应用，由于干法脱硫温降低，无需再对烟气补热，脱硫除尘后可直接进入烟气脱硝系统，或者脱硫后，直接进入利用脱硝除尘一体化滤袋进行脱硝除尘协同处理。该工艺的特点一是装置投入使用后不影响焦炉的安全生产;净化后的烟气返回原焦炉烟囱，使其始终在热态运行满足焦炉生产所需的吸力;二是装置操作弹性强，污染物可以稳定达到焦化行业国家标准《炼焦化学工业污染物排放标准》对大气污染物的特别排放限值标准;三是采用干法脱硫，没有湿法脱硫带来的“气溶胶”产生的次生大气污染问题;四是脱硝反应是在脱硫+除尘完成之后进行，将烟气中的对脱硝催化剂有影响的杂质(焦油，多铵盐、粉尘颗粒物等)已经脱除。延长脱硝催化剂的使用寿命，减少频繁再生导致的开工率低下的问题。

（2）低温SCR脱硝+氨法脱硫+烟气再热技术

该技术脱硫脱硝效率均较高，但是存在SCR催化剂易堵塞，脱硫后需要消白等问题。

（3）SDA脱硫+SCR脱硝技术

该技术在宝钢得到应用，采用旋转喷雾干燥法(SDA法)烟气脱硫，脱硫剂为Na2CO3溶液，脱硫后烟气经布袋除尘收集颗粒物，脱硫剂循环利用。脱硫后烟气升温喷氨，在脱硝催化剂的作用下脱硝。该方案的特点是：一是钠基SDA脱硫。适合焦炉烟气温度区间，脱硫反应动力优，烟气温降少，溶液制备简单，占地面积小。二是系统内颗粒物净化。脱硫并干燥的粉状颗粒进入布袋除尘器净化处理，避免对脱硝催化剂影响，实现颗粒物达标排放。三是低温SCR脱硝。SCR脱硝反应温度200～225℃。四是加热炉烟温调节。配置加热炉补热、混合，燃烧强度自适应控制，满足脱硝反应温度均匀性要求。五是脱硫脱硝一体化，SDA脱硫技术成熟，脱硫效率高，先脱硫便于实现低温脱硝。缺点是脱硫烟温降低10℃，需要补热才能适应脱硝催化剂。

（4）焦炉烟气尘硫硝陶瓷催化滤管一体化技术

炉烟气脱硫脱硝除尘陶瓷滤管一体化技术，将传统的干法脱硫、过滤式除尘和低温SCR脱硝有效地集成结合在一起，具有以下特性：以陶瓷催化滤管为核心工艺部件，简化传统脱硫脱硝除尘的复杂流程，三合一，系统稳定可靠，通过空间优化和立体布置，可大大节约占地面积。与干法脱硫相结合，采用全干法工艺流程，无任何废水产生，达标烟气经烟囱排放，无需烟囱热备且工艺无白烟产生，过滤截留下的脱硫灰和粉尘主要以CaSO4、CaSO3、CaO等物质存在，飞灰中无重金属离子，属于一般固体废物。

（5）低氮燃烧技术

低氮燃烧技术是在炉内采用各种燃烧手段来控制燃烧过程中NOx的生成，主要有空气分级燃烧、再燃烧技术、低NOx燃烧器等，该技术主要适用于燃煤锅炉和热风炉。

焦炉中已应用的类似技术有分段燃烧和废气循环，但对于已建成的焦炉，无法进行改造。为控制NOx的生成，可通过控制燃烧温度、改变燃料结构来减少NOx的生成。

（6）活性炭法

活性炭法脱除NOx的过程类似于SCR反应过程，可认为是吸附与SCR过程相结合的一种方法，或低温的SCR反应。炭材料既起催化剂的作用，同时还承担吸附剂的作用。主要的反应是活性炭在90～250℃之间催化还原NOx至氮气和水，此温度范围恰好在工业锅炉烟气排放的窗口温度内，同时脱硫脱硝后的活性炭能用多种手段再生，重复利用来降低成本，消除了二次污染。