明晟環(huán)保氨法脫硫：焦爐煙氣脫硝技術—低氮燃燒技術

氮氧化物是污染大氣的有害物質之一，對環(huán)境和人體健康帶來嚴重影響。工業(yè)化應用的脫硝技術主要分為：低氮燃燒技術、爐膛噴射脫硝技術和煙氣脫硝技術。由于爐膛噴射脫硝僅適用于燃煤或燃油鍋爐，不適用于焦爐，故僅討論低氮燃燒技術和煙氣脫硝技術。

1低氮燃燒技術

低氮燃燒技術是在爐內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、改變燃料結構來減少NOx的生成。

隨開工率上升，直行溫度隨之升高。當開工率為90%時，焦側直行爐溫已達1230℃。正常連續(xù)生產時開工率110%，焦側直行溫度1295℃。根據(jù)NO的生成機理，在燃燒溫度超過1227℃時，NO生成急劇增加，且溫度每增加100℃,反應速率增大6～7倍，表明高開工率時NO的生成量要遠大于低開工率時的生成量。

考慮煤氣的燃燒特性，高爐煤氣燃燒速度慢、火焰長、廢氣量大。焦爐煤氣燃燒速度快、火焰短、廢氣量小。使用純高爐煤氣加熱較使用純焦爐煤氣加熱出現(xiàn)局部高溫的可能性要小，熱力型NOx的生成量要少。同時熱力型NOx的生成還與煙氣在高溫區(qū)的停留時間有關。停留時間越長，NOx生成越多。高爐煤氣加熱時煤氣量和煙氣量比焦爐煤氣加熱時大，在燃燒室的停留時間短，故NOx生成量少。中小型焦爐的爐溫比大型焦爐低，可通過改變燃料結構來減少NOx的生成。

2煙氣脫硝技術

煙氣脫硝技術是還原或吸附尾部煙氣中生成的NOx，從而降低NOx排放。煙氣脫硝技術可分為干法脫硝和濕法脫硝兩類。

2.1干法脫硝技術

有工程應用的干法脫硝技術包括選擇性催化脫硝(SCR)、選擇性非催化脫硝(SNCR)和活性炭法。

(1)SCR法。SCR法是采用氨將NOx還原成N2。氨有選擇性，只和NOx發(fā)生作用，不與煙氣中的氧發(fā)生反應。還原反應在低溫下的反應速度很慢，為加快其反應速度，可加入催化劑。根據(jù)催化劑適用的煙氣溫度條件，將SCR工藝分為高溫(>450℃)、中溫(320～450℃)和低溫(120～320℃)工藝。目前商業(yè)上應用比較廣泛的是中溫催化劑。該催化劑以TiO2為載體，上面負載釩、鎢和鉬等主催化劑或催化助劑，脫硝效率可達95%以上。

考慮到焦爐煙氣的低溫特性，選用SCR法有兩條途徑：一是對低溫煙氣加熱，使之符合中溫SCR法的溫度條件，以利用成熟的中溫催化劑脫硝，煙氣脫硝后再考慮余熱回收，需耗費額外的熱量;二是使用低溫催化脫硝，但商業(yè)化應用的低溫催化劑不多，研究主要集中在金屬氧化物催化劑和碳基材料催化劑。

(2)SNCR法。SNCR法是采用氨或尿素為還原劑，其原理與SCR法相同，但該法不使用催化劑。由于無催化劑時該反應的佳溫度為900～1000℃，因此必須在煙氣的高溫區(qū)域加入還原劑。該法還原劑使用量大，同時必須控制好反應溫度，并保證還原劑有足夠的停留時間。SNCR法的脫硝效率較低，約為30%～50%，主要用于燃煤鍋爐爐膛噴射脫硝，不適用于焦爐煙氣脫硝。

(3)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，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。

無論低溫SCR法還是活性炭法脫硝，對煙氣硫含量均有明確要求，一般要求<30mg/m3，甚至更低。主要原因是SO2氧化為SO3，在水和氨存在時生成硫酸銨，該鹽在230℃以下粘附在催化劑表面，吸附粉塵，堵塞孔道，使催化劑逐漸失活，故成熟的工藝煙氣溫度一般為280℃以上。另干法催化劑有毒，需工業(yè)化廢棄處理。

2.2濕法脫硝技術

濕法脫硝是指利用水或者水溶液來吸收廢氣中的NOx，根據(jù)吸收劑的不同可分為水吸收、酸吸收、堿吸收、氧化吸收、液相還原吸收、絡合吸收和微生物法等，有工業(yè)應用的主要為酸吸收法和堿吸收法。

(1)酸吸收法。酸吸收法是指以濃硫酸或稀硝酸為吸收劑來處理尾氣中的NOx。用濃硫酸吸收NOx是化學吸收，生成亞硝基硫酸，亞硝基硫酸可用于生產硫酸和濃縮硝酸。在同時生產濃硫酸和濃硝酸的企業(yè)，可用該技術凈化含NOx的尾氣。稀硝酸吸收NOx是利用NOx在稀硝酸中有較高的溶解度而進行的物理吸收，常用來凈化硝酸廠尾氣，凈化率可達90%。影響吸收效率的因素除溫度和壓力外，稀硝酸濃度是重要因素。硝酸濃度為15%～20%時，吸收效率較高。吸收NOx后的硝酸經(jīng)加熱用二次空氣吹出NOx，吹出的NOx可返回硝酸吸收塔進行吸收，吹除NOx后的硝酸冷卻至20℃，送尾氣吸收塔循環(huán)使用。

(2)堿吸收法。堿吸收法是利用NaOH、Ca(OH)2、氨水和Na2CO3等堿溶液作吸收劑對NOx進行化學吸收。對于含NO較多的廢氣，需先將NO氧化為易溶于水的NO2，再用堿液吸收，常用的氧化劑有臭氧、亞氯酸鹽、*等。氧化劑的使用成本是工藝選擇的主要影響因素。由于氨水吸收時生成極不穩(wěn)定的亞硝酸銨，當濃度較高、溫度較高或溶液pH值不合適時，會發(fā)生劇烈爆炸，因此限制了氨水吸收法的應用。石灰乳作吸收劑價格便宜，但因溶解度小，未溶解的石灰易堵塞設備，故不常用?？紤]到吸收劑的價格、來源、吸收效率等因素，工業(yè)上應用較多的吸收劑是NaOH和Na2CO3，影響吸收的因素主要是廢氣中的氧化度、吸收設備和操作條件。

濕法脫硝技術應用于焦爐煙氣脫硝，面臨以下共性問題需解決：一是煙氣溫降大，需再熱后才能利用原焦爐煙囪外排;二是煙氣含濕高、腐蝕性強，需對原煙囪進行特殊防腐處理;三是酸、堿腐蝕性強導致管道泄漏，成鹽結晶引起管道堵塞，系統(tǒng)維護量大;四是副產回收耗能大，需對廢水、廢渣進行處理。

3結語

焦爐煙氣屬低溫、低NOx濃度、低SO2含量、含氧、微塵煙氣，但由于NOx超標和SO2波動，脫硝脫硫需綜合考慮。各企業(yè)焦爐爐型、爐齡、燃料結構不同，所在地環(huán)保標準也不同，需考慮不同的工藝技術對自身煙氣的適應性，兼顧投資運行成本使煙氣達標排放。

明晟環(huán)保氨法脫硫技術以化工的理念解決環(huán)保問題,運用世界*的氨法脫硫核心技術真正解決氣溶膠與氨逃逸的技術性難題，真正達到超低排放，實現(xiàn)變廢為寶的目的。