简析焦化行业脱硝技术、现状及问题

随着国家对氮氧化物排放的控制越来越严格，焦化行业脱硝已经势在必行。焦化行业是一类重污染行业，此行业工艺流程复杂，生产过程中产生的高污染物质较多。

炼焦是将各种原料煤按一定的比例配合起来，在隔绝空气的条件下加热到950～1050~C，配合煤经过干燥、熔融、裂解、缩聚、半焦收缩，最终形成焦炭的过程。炼焦过程中产生的废气污染物包括TSP，SO、HS、NH，、BAP、氮氧化物、苯、酚类、氰化氢等，对人体会产生不同程度的伤害。

炼焦工艺一般制得的产品为焦炭，是传统的煤化工产品，是一种质地坚硬、呈银灰色的块状炭质材料，既可以作为还原剂、能源和供炭剂用于高炉炼铁、冲天炉铸造、铁合金冶炼和有色金属冶炼，也可以应用于电石生产、气化和合成化学等领域。

我国于2012年发布并开始实施的《炼焦化学工业污染物排放标准》(GB16171—2012)，对炼焦化学工业企业的氮氧化物排放给出了明确的限值。

该标准规定：新建炼焦化学工业企业自2012年10月1日期焦炉烟囱的氮氧化物排放浓度限值不得超过500mg/m，自2015年1月1日起现有炼焦化学工业企业焦炉烟囱的氮氧化物排放浓度限值不得超过500ms/m。

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一些特殊地区的炼焦化学工业企业焦炉烟囱的氮氧化物排放浓度限值不得超过150mr/m。通过对多数炼焦化学企业的调查发现：5.5m以上的捣固焦炉的烟道气中氮氧化物含量一般在1200—1400mr/m之间，严重超过国家规定的上限，因此焦化行业氮氧化物治理迫在眉睫。

1、焦炉烟气特点

焦化厂烟气参数具有以下特点：

(1)焦炉烟道气温度相对较低。相对火力发电烟气温度在300～400oC之间而言，炼焦化学焦炉烟道废气温度较低，一般在270℃左右。

(2)烟气含水量大，一般在12%～18%(v%)。

(3)燃料不同，导致焦炉烟气中NO含量高低不一，一般在300—1800mS/Nm。

(4)不同焦化厂，SO：含量差别较大。焦炉烟气中SO：含量一般在50～1000mg/Nm。

(5)粉尘含量不高，一般在2O～50ms/Nm。

2、焦炉烟气NO控制技术

对于焦炉氮氧化物的控制技术主要有两种：一种是燃烧中脱氮，方法是改进燃烧方式和生产工艺，另一种是燃烧后脱氮，方法是烟气脱硝。

2.1燃烧中NO控制技术

目前国内控制焦炉加热煤气燃烧低NO排放的技术措施现况如下：

1)焦炉炉体结构方面的措施有以下两项：一是7m及以上顶装焦炉采用废气循环与多段加热两者相结合的低NO燃烧技术的复热式炉型，焦炉烟囱排放废气中NO含量用焦炉煤气加热时低于500ms/m，基本可满足新国标的要求;若用贫煤气加热时为350ms/m;二是4.3m、5.5m、6m顶装和捣固焦炉大都采用单一方法的废气循环低NOx燃烧技术的复热式炉型，不能满足新国标的要求。

2)焦炉加热操作控制方面主要有以下三种措施：一是煤气加热交换周期30min缩短为20min;二是控制合适的空气过剩系数d值;三是钢铁联合型焦化企业的焦炉采用高炉煤气进行加热。

2.2选择性非催化还原(SNCR)技术

选择性非催化还原(SNCR)技术是一种不需要催化剂，将含氨基的还原剂(如氨水，尿素溶液等)喷入炉内，在850～1100~C的温度范围内，还原分解烟气中的NOx，生成N2和H2O，是一种清洁脱硝技术。与SCR相比，SNCR的脱硝效率较低，一般为30%～80%，而且会产生副产物N2O。

2.3选择性催化还原(SCR)技术

目前SCR脱硝技术在电力、锅炉行业技术比较成熟，但焦炉烟气成分复杂，焦炉烟气温度比火力发电烟气温度低，火电行业成熟的SCR技术无法应用，因此焦炉烟气低温SCR脱硝技术还处于中试研发阶段。

近年来，国内外对低温催化剂的研究主要集中在锰基、铁基、铈基、铜基等金属氧化物催化剂方向上，其中Mn基低温脱硝催化剂研究尤为广泛。

锰氧化物有很多种类，如MnO2，Mn5O8，Mn2O3，Mn3O4，MnO等，不同价态的锰之间能相互转化而产生氧化还原性，使NOx在NH3，的作用下转化为N2。