國內(nèi)焦化企業(yè)煙氣脫硫脫硝技術(shù)現(xiàn)狀分析

環(huán)保網(wǎng)訊:近年來，隨著氮氧化物、硫化物排放污染的日趨嚴(yán)重，國家環(huán)保部門對工業(yè)煙氣排放的環(huán)保要求越來越高。國家《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定：2015年1月1日起，普通地區(qū)現(xiàn)有企業(yè)和新建企業(yè)執(zhí)行焦?fàn)t煙道氣中的NOx≤500mg/m3、SO2≤50mg/m3。重點控制區(qū)的鋼鐵等六大行業(yè)以及燃煤焦?fàn)t項目執(zhí)行大氣污染物特別排放限值，即要求焦?fàn)t煙道廢氣中的NOx≤150mg/m3、SO2≤30mg/m3。本文通過對國內(nèi)現(xiàn)有主要脫硫脫硝工藝技術(shù)路線及其優(yōu)缺點進(jìn)行分析，為相關(guān)焦化企業(yè)選取適宜的脫硫脫硝工藝技術(shù)與工業(yè)裝置提供幫助和借鑒。

1目前國內(nèi)常見的焦?fàn)t煙氣脫硫技術(shù)

目前，煙氣脫硫(FGD)是國內(nèi)工業(yè)行業(yè)大規(guī)模應(yīng)用且效果較好的脫硫方法，其脫硫原理為：通過堿性吸收劑捕集煙氣中含有的SO2氣體，吸收后反應(yīng)轉(zhuǎn)化為較穩(wěn)定的硫化合物或單質(zhì)硫，通過機(jī)械分離的方式從煙氣系統(tǒng)中脫除，從而達(dá)到脫硫的目的。按照硫化物吸收劑及副產(chǎn)品的形態(tài)，脫硫技術(shù)可分為濕法脫硫、干法脫硫和吸附催化氧化三大類。

1.1濕法脫硫(WFGD)技術(shù)

采用液體吸收劑洗滌煙氣脫除SO2的方法，稱為濕法脫硫。根據(jù)吸收劑的不同，常見的濕法脫硫技術(shù)分為氨法、石灰/石灰石-石膏法、氧化鎂法、檸檬酸鈉法、海水脫硫法、磷銨肥法、雙堿法等。濕法脫硫具有設(shè)備簡單、易操作、脫硫效率高等優(yōu)點，但其脫硫過程的反應(yīng)溫度低于露點，后續(xù)管道和設(shè)備腐蝕問題嚴(yán)重。

1.1.1濕式氨法脫硫技術(shù)

該技術(shù)是利用二氧化硫SO2與氨NH3在常溫下反應(yīng)，生成亞硫酸銨(NH4)2SO3，然后氧化生成硫酸銨(NH4)2SO4的原理，對煙氣中的二氧化硫進(jìn)行治理。濕式氨法脫硫技術(shù)反應(yīng)原理為：

(a)吸收反應(yīng)過程：

(1)(NH4)OH+SO2=(NH4)HSO3;

(2)2(NH4)OH+SO2=(NH4)2SO3+H2O;

(3)(NH4)2SO3+SO2+H2O=2NH4HSO3

吸收反應(yīng)過程中，產(chǎn)生的酸式鹽(NH4)HSO3對二氧化硫SO2不具備吸收能力，反應(yīng)(3)為濕式氨法脫硫反應(yīng)過程中真正的吸收反應(yīng)過程。(1)反應(yīng)發(fā)生通入氨量較少的情況下;(2)反應(yīng)發(fā)生在通入氨量較多的情況下。隨著吸收過程的進(jìn)行，吸收液中的SO2量增多，吸收能力下降，需要向吸收液中補(bǔ)充氨，使部分酸式鹽(NH4)HSO3轉(zhuǎn)變?yōu)?NH4)2SO3，以保持吸收液的吸收能力。

(b)吸收液轉(zhuǎn)換反應(yīng)過程：(NH4)HSO3+NH4OH=(NH4)2SO3+H2O

(c)副產(chǎn)物氧化反應(yīng)過程：(NH4)2SO3+12O2=(NH4)2SO4

因此，濕式氨法脫硫技術(shù)是利用(NH4)2SO3-(NH4)HSO3溶液不斷循環(huán)轉(zhuǎn)換的過程來吸收煙氣中的SO2，吸收過程中補(bǔ)充的氨并不是主要用來直接吸收SO2，而是使(NH4)2SO3在吸收液中維持一定濃度比例，以保持吸收能力。

濕式氨法脫硫具有如下優(yōu)特點：(1)脫硫效率高，可以滿足超低排放要求(;2)脫硫副產(chǎn)物硫酸銨(NH4)2SO4如果達(dá)到純度可作為氮肥銷售，無廢水、廢渣的排放;(3)脫硫效率隨著煙氣含硫量增加而增加，即特別適用于高濃度SO2煙氣處理;(4)脫硫效率高，反應(yīng)速度快，運行阻力小;(5)反應(yīng)機(jī)理簡單，技術(shù)成熟，可靠性高，對燃料變化的適應(yīng)性強(qiáng)(;6)脫硫吸收劑氨水，資源豐富，易于采購，儲運安全、方便。

濕式氨法脫硫的缺點是：

(1)煙氣溫度降低為60℃~70℃飽和溫度，利用該煙氣熱量蒸發(fā)結(jié)晶反應(yīng)所得硫酸銨溶液，否則就需要額外增設(shè)蒸發(fā)結(jié)晶裝置，使投資及運行費用增加;

(2)工藝過程中水不平衡，需要補(bǔ)充較大量的蒸發(fā)水;

(3)由于氨的揮發(fā)性，容易在脫硫后的尾氣中逃逸，與剩余二氧化硫及水蒸汽形成氣溶膠(主要為亞硫酸銨)，不僅造成氨的損失，而且容易造成二次污染。

1.1.2石灰石—石膏法脫硫

石灰石—石膏法脫硫采用石灰石或石灰作為吸收漿液脫除煙氣中SO2的技術(shù)。具體過程如下：石灰石磨細(xì)成粉末狀后，與水混合制成的吸收漿;煙氣中的SO2在吸收塔內(nèi)與漿液中的CaCO3以及送入的空氣進(jìn)行氧化反應(yīng)生成CaSO4˙2H2O，從而被脫除出煙氣系統(tǒng)。石灰石—石膏法是目前國內(nèi)和國外應(yīng)用最廣泛的一種煙氣脫硫技術(shù)。

本方法優(yōu)點：(1)這種脫硫方法源自于電廠脫硫，技術(shù)成熟;(2)原材料石灰石和石灰來源廣泛，價格便宜;(3)副產(chǎn)品石膏純度高質(zhì)量好，可以作為水泥緩凝劑或加工成建材產(chǎn)品，有一定的經(jīng)濟(jì)效益。

本方法缺點：(1)投資費用太高、占地面積大，石灰石作為脫硫劑，不溶于水，需配置磨漿系統(tǒng)，先將石灰石磨碎然后制漿;(2)石灰雖屬于強(qiáng)堿，但微溶于水，電離度較低，溶解度低，導(dǎo)致相同液氣比下脫硫效率較鈉堿法低，為了提高脫硫效率，循環(huán)量是所有濕法脫硫中最大的，運行費用最高;(3)脫硫原料和生成物液不易溶于水，容易造成噴頭、除霧器及管線的結(jié)垢堵塞。且由于固體顆粒的存在對管線及泵的磨損較為嚴(yán)重，不利于設(shè)備長期穩(wěn)定運行。(4)煙氣溫度降低很大，存在能耗浪費問題。

1.1.3氧化鎂法

氧化鎂法與石灰法類似，屬于中強(qiáng)堿，但不易電離，不易溶于水。液氣比高，運行費用高。管道及泵的磨損較為嚴(yán)重。易造成噴頭及管道的結(jié)垢。富鹽難于提取，易于生成大量廢液。

1.2干法煙氣脫硫技術(shù)(DFGD技術(shù))

普通的干法煙氣脫硫技術(shù)，主要包括循環(huán)流化床反應(yīng)器、固定床、電子射線輻射法等。干法煙氣脫硫的特點是脫硫劑以干態(tài)脫硫劑噴入或者反應(yīng)吸收，產(chǎn)生的副產(chǎn)品也為干態(tài)，基本無溫降。

本方法具有一次投資省、無需污水和廢酸、設(shè)備腐蝕小的優(yōu)點，同時煙氣在凈化過程中無明顯溫降，凈化后煙溫高、利于煙囪排氣擴(kuò)散，且有利于脫除焦?fàn)t煙氣中其他雜質(zhì)等。不過干法脫硫是固相脫硫劑與氣相SO2接觸，脫硫效率相對濕法偏低，反應(yīng)速度偏慢。

1.3半干法煙氣脫硫技術(shù)(SDFGD技術(shù))

干法/半干法脫硫一般采用NaOH、Na2CO3作為脫硫劑處理含SO2的尾氣.。常見的半干法煙氣脫硫技術(shù)主要包括循環(huán)懸浮式半干法、噴霧干燥法等。本方法優(yōu)點是無污水和廢酸排出、設(shè)備腐蝕小，煙氣凈化后煙溫高、利于煙囪排氣擴(kuò)散;采用鈉基作為堿源相對反應(yīng)活性較高;有利于脫除焦?fàn)t煙氣中其他雜質(zhì)。缺點是脫硫產(chǎn)物為Na2SO3、Na2SO4和其他雜質(zhì)的混合物固廢物;脫硫效率相對濕法較低，反應(yīng)速度較慢，且在脫硫裝置后需增加除塵裝置。

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