結(jié)合國(guó)內(nèi)多家焦化廠干熄焦煙氣SO2濃度資料和檢測(cè)結(jié)果，確定干熄焦煙氣SO2濃度值。綜合分析濕法、半干法、干法脫硫技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)，最終建立干熄焦煙氣脫硫除塵最佳工藝流程，以滿足國(guó)家規(guī)定的相關(guān)煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)。

近幾年來(lái)，我國(guó)霧霾天氣頻頻出現(xiàn)，環(huán)境問(wèn)題日趨嚴(yán)峻。大氣污染問(wèn)題已成為環(huán)保的重點(diǎn)研究對(duì)象，煉焦化學(xué)工業(yè)企業(yè)排放大氣污染物的控制當(dāng)放首位。環(huán)保部已經(jīng)在環(huán)保法規(guī)制定、執(zhí)行和監(jiān)管方面加大力度。《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB16171-2012)規(guī)定，全國(guó)非限排地區(qū)干熄焦裝置煙氣SO2排放限值為100mg/m3，限排地區(qū)干熄焦裝置煙氣SO2排放限值為80mg/m3。在這樣環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)要求下，干熄焦裝置排放的煙氣必須經(jīng)脫硫處理達(dá)標(biāo)后才能排放。以簡(jiǎn)潔的工藝和最少的投資實(shí)現(xiàn)干熄焦煙氣脫硫?qū)⑹墙够袠I(yè)的首選。

1、干熄焦煙氣的組成及SO2濃度

干熄焦是采用惰性氣體熄滅赤熱焦炭的一種熄焦方法，并且能夠回收紅焦的顯熱產(chǎn)生蒸汽用于發(fā)電。我國(guó)的上海寶鋼一期工程引進(jìn)了日本的4×75t/h干熄焦裝置并投產(chǎn)運(yùn)行，是我國(guó)最早引進(jìn)的干熄焦技術(shù)。

截至目前，干熄焦已經(jīng)代替濕熄焦成為我國(guó)主要應(yīng)用的熄焦方法。干熄焦裝置氣體循環(huán)系統(tǒng)設(shè)有相應(yīng)的空氣導(dǎo)入系統(tǒng)，但實(shí)際運(yùn)行中有少量空氣和赤熱焦炭接觸燃燒，煙氣中會(huì)產(chǎn)生少量的SO2氣體。干熄焦生產(chǎn)過(guò)程中排放的煙氣會(huì)產(chǎn)生大量的顆粒污染物(主要是焦粉)，為了滿足國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，必須對(duì)含SO2以及大量粉塵的煙氣進(jìn)行凈化處理。含SO2煙氣的主要排放部位有干熄爐頂裝入裝置、循環(huán)風(fēng)機(jī)出口常用放散口、預(yù)存段壓力調(diào)節(jié)放散口(煙氣量小)、底部排焦處。

目前國(guó)內(nèi)各焦化廠標(biāo)定的干熄焦煙氣SO2濃度差異較大，京唐西山焦化有限公司標(biāo)定的數(shù)據(jù)顯示，各部分煙氣中循環(huán)風(fēng)機(jī)出口常用放散煙氣排放的SO2總量和濃度最大，爐頂裝焦煙氣次之、底部排焦煙氣最小。為進(jìn)一步確定干熄焦煙氣中SO2濃度，華泰永創(chuàng)(北京)科技股份有限公司煤焦室在鞍山鋼鐵有限公司焦化廠，對(duì)西區(qū)190t/h干熄焦裝置進(jìn)行檢測(cè)，受現(xiàn)場(chǎng)條件所限，僅對(duì)循環(huán)氣體中的SO2濃度進(jìn)行了檢測(cè)。干熄焦煙氣中SO2排放源強(qiáng)見(jiàn)表1。

基于干熄焦裝置裝焦、常用放散、排焦的煙氣特點(diǎn)，分別確定裝焦煙氣參數(shù)和SO2濃度值。一般裝焦時(shí)間呈周期性波動(dòng)，風(fēng)量變化范圍為0%～100%，煙氣溫度為200℃;循環(huán)風(fēng)機(jī)出口常用放散煙氣量較穩(wěn)定，溫度約為130℃;排焦煙氣含塵量最大，溫度約為100℃。通過(guò)參考其他人員測(cè)定各組干熄焦煙氣中SO2濃度，并結(jié)合華泰永創(chuàng)焦化有限公司測(cè)定值，確定裝焦處SO2濃度為858mg/m3、循環(huán)風(fēng)機(jī)出口常用放散處SO2濃度為128.4mg/m3、排焦處SO2濃度為55mg/m3。

2、脫硫方法的分析比較

煙氣脫硫工藝按照脫硫過(guò)程是否加水和脫硫產(chǎn)物的干濕形態(tài)，可分為濕法、半干法和干法三種脫硫工藝。

2.1濕法脫硫

濕法煙氣脫硫是利用液體吸收劑洗滌含SO2煙氣，達(dá)到凈化煙氣目的。通常設(shè)置于煙氣系統(tǒng)末端、除塵器之后，具有脫硫反應(yīng)速度快、效率高、脫硫劑利用率高等特點(diǎn)，適用于大型燃煤火電機(jī)組煙氣脫硫。石灰石-石膏法是目前世界上技術(shù)最成熟，實(shí)用業(yè)績(jī)最多的濕法脫硫工藝[5]。但濕法煙氣脫硫工藝初投資大、運(yùn)行費(fèi)用高、產(chǎn)生廢水，且脫硫過(guò)程溫降大、脫硫后煙氣溫度低于露點(diǎn)溫度，不利于煙囪排氣的擴(kuò)散，易產(chǎn)生“白煙”，需二次加熱，脫硫后的副產(chǎn)物處理難。

2.2半干法脫硫

半干法煙氣脫硫工藝是利用煙氣顯熱蒸發(fā)脫硫劑反應(yīng)中的水分，最終產(chǎn)物為干粉狀[6]。半干法煙氣脫硫工藝無(wú)廢水產(chǎn)生、脫硫效率較高(低于濕法煙氣脫硫、高于干法煙氣脫硫)、投資較少、運(yùn)行成本較低、無(wú)有色煙羽產(chǎn)生，適用于中低硫的煙氣治理。半干法煙氣脫硫工藝分為旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法(SprayDryerAbsorber，SDA)和循環(huán)流化床法(CirculatingFluidizedBed，CFB)。

(1)旋轉(zhuǎn)噴霧法(SDA法)

旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法是利用噴霧干燥的原理，將吸收劑漿液霧化噴入吸收塔與煙氣中的SO2反應(yīng)，同時(shí)吸收煙氣中的熱量蒸發(fā)水分，脫硫產(chǎn)物以干粉態(tài)排出[7]。SDA法關(guān)鍵設(shè)備是高速旋轉(zhuǎn)霧化器，通過(guò)它將吸收劑漿液霧化成細(xì)小霧滴與煙氣充分接觸進(jìn)行傳質(zhì)傳熱反應(yīng)。噴嘴的轉(zhuǎn)速可以達(dá)到15000～20000r/min，與霧化效果、脫硫效率成正比。

(2)循環(huán)流化床法(CFB法)

循環(huán)流化床法是以循環(huán)流化床原理為基礎(chǔ)，煙氣從底部通過(guò)文丘里管進(jìn)入循環(huán)流化床吸收塔內(nèi)，與具有較大比表面積的脫硫劑顆粒接觸。在煙氣流作用下，脫硫劑顆粒形成沸騰流化態(tài)，大大提高脫硫劑與SO2反應(yīng)接觸時(shí)間，提高脫硫反應(yīng)速度和效率[8]。循環(huán)流化床法與旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法相比，具有投資省、脫硫效率高、脫硫劑利用效率高等優(yōu)勢(shì)，但運(yùn)行成本高、抗負(fù)荷波動(dòng)能力差。

2.3干法脫硫(SDS法)

干法煙氣脫硫工藝是脫硫吸收和產(chǎn)物處理均在干狀態(tài)下進(jìn)行的煙氣脫硫工藝。干法煙氣脫硫工藝具有無(wú)廢水排放、設(shè)備腐蝕小、脫硫過(guò)程溫降小、投資省和占地小等優(yōu)點(diǎn)，但存在脫硫效率低、脫硫反應(yīng)速度慢等缺點(diǎn)，適用于含硫量不高、煙氣量較少的煙氣脫硫處理。

3、干熄焦煙氣脫硫工藝

考慮煙氣脫硫方法的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合干熄焦煙氣特點(diǎn)，采用鈉基SDS法和CFB法相結(jié)合的工藝流程，確保干熄焦煙氣脫硫能夠滿足國(guó)家要求的排放標(biāo)準(zhǔn)。鈉基SDS法脫硫工藝將高效脫硫劑(20～25μm碳酸氫鈉粉末)均勻噴射在管道內(nèi)，NaHCO3受熱分解為Na2CO3、H2O和CO2，比表面積迅速增大，其中Na2CO3與反應(yīng)水相結(jié)合作為脫硫劑與煙氣中SO2發(fā)生反應(yīng)，達(dá)到脫硫目的。

鈉基SDS法脫硫工藝具有工藝流程簡(jiǎn)單、運(yùn)行阻力小、投資省、占地小、無(wú)廢水和抗負(fù)荷波動(dòng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。

在干熄焦進(jìn)行裝焦時(shí)，有大量含塵及SO2煙氣(200℃)逸散到空氣中污染環(huán)境。裝入裝置處設(shè)置集塵罩將逸散的煙氣導(dǎo)入袋式除塵器內(nèi)，并在除塵管道上設(shè)置兩個(gè)噴射點(diǎn)噴入脫硫劑(NaHCO3)。因此，可以保證裝焦時(shí)的煙氣得到凈化處理。

循環(huán)風(fēng)機(jī)出口常用放散處的煙氣含硫濃度最大，溫度為130℃左右，低于脫硫劑的最佳反應(yīng)溫度(180～220℃)。為保證脫硫效果須將常用放散煙氣由熱管換熱器前引出，煙氣溫度可達(dá)到170℃。對(duì)于含硫濃度最高的常用放散煙氣采用CFB法進(jìn)行脫硫處理，通過(guò)煙氣以及脫硫劑的多次循環(huán)，可以實(shí)現(xiàn)高效脫硫。排焦處煙氣中SO2濃度滿足國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)要求，無(wú)需進(jìn)行脫硫處理。

4結(jié)論

(1)綜合考慮多家干熄焦煙氣中SO2濃度測(cè)定值，確定裝焦處SO2濃度為858mg/m3、循環(huán)風(fēng)機(jī)出口常用放散處SO2濃度為128.4mg/m3、排焦處SO2濃度為55mg/m3。

(2)對(duì)比分析濕法、半干法、干法三種處理含硫煙氣方法的優(yōu)缺點(diǎn)，確定濕法脫硫適用于大型燃煤火電機(jī)組煙氣脫硫;半干法煙氣脫硫較為適用于中低硫的煙氣治理;干法煙氣脫硫適用于含硫量不高、煙氣量較少的煙氣脫硫處理。

(3)綜合煙氣脫硫方法的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合干熄焦煙氣特點(diǎn)，確定采用鈉基SDS法和CFB法相結(jié)合的工藝流程處理干熄焦煙氣。