一、煉焦煙塵特點

焦爐煙塵污染源主要分布于爐頂、機焦兩側(cè)、和息焦。焦爐煙塵發(fā)生于裝煤、煉焦、推焦和息焦過程中。煉焦煙塵難以捕集且含有焦油物質(zhì)，焦粉磨琢性強，處理相當困難。

煙塵特點：

1、含污染物種類繁多，廢氣中含有煤塵、焦塵和焦油物質(zhì)（主要由多環(huán)芳香族化合物組成，烷基芳烴含量較少，高沸點組分較多，熱穩(wěn)定性好。其組分萘含量較多，其余相對含量較少，主要有1-甲基萘、2-甲基萘、苊、芴、氧芴、蒽、菲、咔唑、瑩蒽、喹啉、芘等），其中無機類的有硫化氫、氰化氫、氨、二硫化碳等，有機類的有苯類、酚類等多環(huán)及雜環(huán)芳烴。

2、危害性大，污染物多屬有毒有害物質(zhì)，煙塵的成分及含量如下表。（單位g/t焦炭）

3、污染物發(fā)生源多、面廣、分散，連續(xù)性與陣發(fā)性并存。

4、焦化粉塵中的焦粉磨損性強，易磨損管道與設備，粉塵中的焦油物質(zhì)堵塞袋式除塵器的濾袋。

二、荒煤氣凈化技術

煉焦過程中，煤經(jīng)高溫干餾（900-1050℃），獲得焦炭和荒煤氣，荒煤氣經(jīng)冷卻、洗滌凈化及蒸餾等工藝處理，制取焦油、粗笨、硫銨、硫磺之后的煤氣稱為焦爐煤氣。焦爐煤氣是鋼鐵行業(yè)焦爐煤氣、高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣中最重要的部分。

常見荒煤氣凈化工藝流程如下：

三、焦爐煤氣脫硫脫硝技術

焦化行業(yè)煉焦爐工藝一般分為三種：即頂裝工藝、搗固工藝以及清潔熱回收工藝。其中頂裝工藝的煉焦爐爐型最為復雜、繁多，但根據(jù)國家相關政策（逐步淘汰落后、污染嚴重的4.3m以下焦爐，鼓勵焦爐大型化趨勢）、不同炭化室高度爐型的污染物產(chǎn)排量的特點，規(guī)模一般分為炭化室高度<4.3m頂裝焦爐、4.3m～6m頂裝焦爐（包括4.3m）以及炭化室高度≥6m焦爐三類；搗固焦爐以及清潔熱回收焦爐這兩類由于發(fā)展歷史較短，爐型差異相對較小，炭化室高度相近，且其污染物產(chǎn)排放量差別不大。

1、焦爐煙氣特點

（1）焦爐因其生產(chǎn)工藝的特殊性，煙氣中NOx主要是在煤氣高溫燃燒條件下產(chǎn)生的，焦爐煤氣含50%以上的氫氣，燃燒速度快，火焰溫度高達1700℃～1900℃，煤氣中氮氣與氧氣發(fā)生氧化反應生成NOx，濃度一般為600毫克/立方米～1500毫克/立方米，有的甚至高達1800毫克/立方米。

（2）焦爐煙氣溫度較低。多數(shù)焦化企業(yè)為200℃~250℃，個別低至180℃、高至280℃;而火電廠煙氣溫度300℃~400℃。在焦爐煙氣溫度低于250℃的情況下，無法達到電廠脫硝工藝催化劑起活所要求的反應溫度。焦爐是一個復雜的熱工設備，其動力源就是煙囪，依靠煙囪的自然吸力把焦爐燃燒的廢氣排出，所以為了使煙囪具備一定的吸力，煙囪必須具備一定的溫度才行，焦爐煙氣脫硫脫硝后的煙氣溫度不能低于130℃的煙氣露點溫度，否則，會影響焦爐的正常生產(chǎn)。因此，若采用濕法脫硫技術，還需要對煙囪進行熱備。

（3）焦爐煙氣中SO2含量一般在50-1000mg/Nm3。獨立焦化企業(yè)焦爐煙道氣中SO2值普遍偏高，在180℃至230℃溫度區(qū)間內(nèi)，SO2易轉(zhuǎn)化為硫酸銨，造成管道堵塞和設備腐蝕，從而降低脫硫脫硝效率。

（4）焦爐煙氣中含有焦油物質(zhì)，由于脫硫脫硝系統(tǒng)進口溫度較低(小于180℃，已經(jīng)達到焦油凝結(jié)溫度約260℃)，此時焦爐煙道氣中的氣態(tài)焦油凝結(jié)成粘稠狀物質(zhì)，容易堵塞催化劑，造成系統(tǒng)阻力增加、脫硫效率降低。同時，由于焦爐串漏，導致焦爐煙道氣中含有一定微細顆粒物(無定形碳、爐墻材料顆粒物)，這些微細顆粒物極易將催化劑堵塞。

因此，一般需要增設焦油吸附裝置，采用焦炭或者活性炭作為吸附劑，通過毛細管的吸附作用，去除煙氣中絕大部分的焦油。當吸附量接近飽和時（表征為吸附裝置阻力變大），需要進行吸附劑的更換，焦油吸附裝置采用整體抽屜式快裝模塊化設計，可以實現(xiàn)吸附劑的快速在線更換及檢修。

（5）煙氣含水量較大，一般在12-18%。

2、焦爐煙氣污染物排放標準

3、焦爐煙氣脫硫脫硝工藝

目前，焦爐煙氣脫硝的主流工藝有選擇性催化脫硝(SCR)、選擇性非催化脫硝(SNCR)、活性炭法和氧化吸收法；焦化煙氣主流的脫硫工藝為：NaHCO3干法脫硫、活性炭干法脫硫、以碳酸鈉為吸收劑的半干法脫硫、氨法脫硫等。干法脫硫技術應用逐漸增加。

目前現(xiàn)有的焦爐煙氣脫硫脫硝技術存在以下兩個問題：

單獨脫硫與單獨脫硝組合順序的選擇，根據(jù)工藝條件要求,脫硝需在高溫下進行,脫硫需在低溫下進行。若選擇先脫硫后脫硝,然后進入脫硝工序，脫硫須選用干法或半干法脫硫，否則還要對煙氣進行再熱，造成能源的浪費，并增加企業(yè)成本。若選擇先脫硝后脫硫,在脫硝催化劑作用下,煙氣中SO2被部分催化氧化成SO3,生成的SO3與逃逸的NH3和水蒸氣反應生成硫酸氫銨,硫酸氫銨具有黏性和腐蝕性,會對脫硝催化劑和下游設備造成堵塞和腐蝕,從而影響脫硝效果及設備使用壽命。

焦爐煙氣經(jīng)脫硫脫硝后,可選擇直接通過脫硫脫硝裝置自帶煙囪排放或由焦爐煙囪排放2種方式。若選擇直接通過脫硫脫硝裝置自帶煙囪排放,則當發(fā)生停電事故時,煙氣必須通過焦爐煙囪排放,而焦爐煙囪由于長時間不使用處于冷態(tài),無法及時形成吸力而導致煙氣不能排放,從而引發(fā)爆炸等安全事故;脫硫脫硝后的煙氣若選擇通過焦爐煙囪排放,由于當前很多脫硫脫硝工藝經(jīng)凈化后焦爐煙氣溫度低于130℃,這種低溫將使煙囪吸力不夠、排煙困難,從而引起系統(tǒng)阻力增大、煙囪腐蝕,不利于整個生產(chǎn)、凈化系統(tǒng)穩(wěn)定,甚至引起安全事故。

（1）鈉基干法脫硫+除塵+低溫脫硝工藝

該技術源自歐洲，已在國內(nèi)得到推廣應用，由于干法脫硫溫降低，無需再對煙氣補熱，脫硫除塵后可直接進入煙氣脫硝系統(tǒng)，或者脫硫后，直接進入利用脫硝除塵一體化濾袋進行脫硝除塵協(xié)同處理。該工藝的特點一是裝置投入使用后不影響焦爐的安全生產(chǎn);凈化后的煙氣返回原焦爐煙囪，使其始終在熱態(tài)運行滿足焦爐生產(chǎn)所需的吸力;二是裝置操作彈性強，污染物可以穩(wěn)定達到焦化行業(yè)國家標準《煉焦化學工業(yè)污染物排放標準》對大氣污染物的特別排放限值標準;三是采用干法脫硫，沒有濕法脫硫帶來的“氣溶膠”產(chǎn)生的次生大氣污染問題;四是脫硝反應是在脫硫+除塵完成之后進行，將煙氣中的對脫硝催化劑有影響的雜質(zhì)(焦油，多銨鹽、粉塵顆粒物等)已經(jīng)脫除。延長脫硝催化劑的使用壽命，減少頻繁再生導致的開工率低下的問題。

（2）低溫SCR脫硝+氨法脫硫+煙氣再熱技術

該技術脫硫脫硝效率均較高，但是存在SCR催化劑易堵塞，脫硫后需要消白等問題。

（3）SDA脫硫+SCR脫硝技術

該技術在寶鋼得到應用，采用旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法(SDA法)煙氣脫硫，脫硫劑為Na2CO3溶液，脫硫后煙氣經(jīng)布袋除塵收集顆粒物，脫硫劑循環(huán)利用。脫硫后煙氣升溫噴氨，在脫硝催化劑的作用下脫硝。該方案的特點是：一是鈉基SDA脫硫。適合焦爐煙氣溫度區(qū)間，脫硫反應動力優(yōu)，煙氣溫降少，溶液制備簡單，占地面積小。二是系統(tǒng)內(nèi)顆粒物凈化。脫硫并干燥的粉狀顆粒進入布袋除塵器凈化處理，避免對脫硝催化劑影響，實現(xiàn)顆粒物達標排放。三是低溫SCR脫硝。SCR脫硝反應溫度200～225℃。四是加熱爐煙溫調(diào)節(jié)。配置加熱爐補熱、混合，燃燒強度自適應控制，滿足脫硝反應溫度均勻性要求。五是脫硫脫硝一體化，SDA脫硫技術成熟，脫硫效率高，先脫硫便于實現(xiàn)低溫脫硝。缺點是脫硫煙溫降低10℃，需要補熱才能適應脫硝催化劑。

（4）焦爐煙氣塵硫硝陶瓷催化濾管一體化技術

爐煙氣脫硫脫硝除塵陶瓷濾管一體化技術，將傳統(tǒng)的干法脫硫、過濾式除塵和低溫SCR脫硝有效地集成結(jié)合在一起，具有以下特性：以陶瓷催化濾管為核心工藝部件，簡化傳統(tǒng)脫硫脫硝除塵的復雜流程，三合一，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，通過空間優(yōu)化和立體布置，可大大節(jié)約占地面積。與干法脫硫相結(jié)合，采用全干法工藝流程，無任何廢水產(chǎn)生，達標煙氣經(jīng)煙囪排放，無需煙囪熱備且工藝無白煙產(chǎn)生，過濾截留下的脫硫灰和粉塵主要以CaSO4、CaSO3、CaO等物質(zhì)存在，飛灰中無重金屬離子，屬于一般固體廢物。

（5）低氮燃燒技術

低氮燃燒技術是在爐內(nèi)采用各種燃燒手段來控制燃燒過程中NOx的生成，主要有空氣分級燃燒、再燃燒技術、低NOx燃燒器等，該技術主要適用于燃煤鍋爐和熱風爐。

焦爐中已應用的類似技術有分段燃燒和廢氣循環(huán)，但對于已建成的焦爐，無法進行改造。為控制NOx的生成，可通過控制燃燒溫度、改變?nèi)剂辖Y(jié)構(gòu)來減少NOx的生成。

（6）活性炭法

活性炭法脫除NOx的過程類似于SCR反應過程，可認為是吸附與SCR過程相結(jié)合的一種方法，或低溫的SCR反應。炭材料既起催化劑的作用，同時還承擔吸附劑的作用。主要的反應是活性炭在90～250℃之間催化還原NOx至氮氣和水，此溫度范圍恰好在工業(yè)鍋爐煙氣排放的窗口溫度內(nèi)，同時脫硫脫硝后的活性炭能用多種手段再生，重復利用來降低成本，消除了二次污染。商業(yè)化應用的活性炭脫硝工藝包括日本住友、日本J–POWER(MET-Mitsui-BF)和德國WKV等幾種主流工藝。