煉焦是將各種原料煤按一定的比例配合起來，在隔絕空氣的條件下加熱到950～1050~C，配合煤經(jīng)過干燥、熔融、裂解、縮聚、半焦收縮，最終形成焦炭的過程。焦炭是最傳統(tǒng)的煤化工產(chǎn)品，由焦化工藝制得，是一種質(zhì)地堅硬、呈銀灰色的塊狀炭質(zhì)材料，既可以作為還原劑、能源和供炭劑用于高爐煉鐵、沖天爐鑄造、鐵合金冶煉和有色金屬冶煉，也可以應用于電石生產(chǎn)、氣化和合成化學等領(lǐng)域。焦化行業(yè)是一類重污染行業(yè)，此行業(yè)工藝流程復雜，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的高污染物質(zhì)較多，煉焦過程中產(chǎn)生的廢氣污染物包括TSP，SO、HS、NH，、BAP、氮氧化物、苯、酚類、氰化氫等，對人體會產(chǎn)生不同程度的傷害。

我國于2012年發(fā)布并開始實施的《煉焦化學工業(yè)污染物排放標準》(GB16171—2012)，對煉焦化學工業(yè)企業(yè)的氮氧化物排放給出了明確的限值，該標準規(guī)定：新建煉焦化學工業(yè)企業(yè)自2012年10月1日期焦爐煙囪的氮氧化物排放濃度限值不得超過500mg/m，自2015年1月1日起現(xiàn)有煉焦化學工業(yè)企業(yè)焦爐煙囪的氮氧化物排放濃度限值不得超過500ms/m。一些特殊地區(qū)的煉焦化學工業(yè)企業(yè)焦爐煙囪的氮氧化物排放濃度限值不得超過150mr/m。通過對多數(shù)煉焦化學企業(yè)的調(diào)查發(fā)現(xiàn)：5.5m以上的搗固焦爐的煙道氣中氮氧化物含量一般在1200—1400mr/m之間，嚴重超過國家規(guī)定的上限，因此焦化行業(yè)氮氧化物治理迫在眉睫。

1、焦爐煙氣特點

焦化廠煙氣參數(shù)具有以下特點：

(1)焦爐煙道氣溫度相對較低。相對火力發(fā)電煙氣溫度在300～400oC之間而言，煉焦化學焦爐煙道廢氣溫度較低，一般在270℃左右。

(2)煙氣含水量大，一般在12%～18%(v%)。

(3)燃料不同，導致焦爐煙氣中NO含量高低不一，一般在300—1800mS/Nm。

(4)不同焦化廠，SO：含量差別較大。焦爐煙氣中SO：含量一般在50～1000mg/Nm。

(5)粉塵含量不高，一般在2O～50ms/Nm。

2、焦爐煙氣NO控制技術(shù)

對于焦爐氮氧化物的控制技術(shù)主要有兩種：一種是燃燒中脫氮，方法是改進燃燒方式和生產(chǎn)工藝，另一種是燃燒后脫氮，方法是煙氣脫硝。

2.1燃燒中NO控制技術(shù)

目前國內(nèi)控制焦爐加熱煤氣燃燒低NO排放的技術(shù)措施現(xiàn)況如下：

（1）焦爐爐體結(jié)構(gòu)方面的措施有以下兩項：一是7m及以上頂裝焦爐采用廢氣循環(huán)與多段加熱兩者相結(jié)合的低NO燃燒技術(shù)的復熱式爐型，焦爐煙囪排放廢氣中NO含量用焦爐煤氣加熱時低于500ms/m，基本可滿足新國標的要求;若用貧煤氣加熱時為350ms/m;二是4.3m、5.5m、6m頂裝和搗固焦爐大都采用單一方法的廢氣循環(huán)低NOx燃燒技術(shù)的復熱式爐型，不能滿足新國標的要求。

（2）焦爐加熱操作控制方面主要有以下三種措施：一是煤氣加熱交換周期30min縮短為20min;二是控制合適的空氣過剩系數(shù)d值;三是鋼鐵聯(lián)合型焦化企業(yè)的焦爐采用高爐煤氣進行加熱。

2.2選擇性非催化還原(SNCR)技術(shù)

選擇性非催化還原(SNCR)技術(shù)是一種不需要催化劑，將含氨基的還原劑(如氨水，尿素溶液等)噴入爐內(nèi)，在850～1100~C的溫度范圍內(nèi)，還原分解煙氣中的NOx，生成N2和H2O，是一種清潔脫硝技術(shù)。與SCR相比，SNCR煙氣脫硝效率較低，一般為30%～80%，而且會產(chǎn)生副產(chǎn)物N2O。

2.3選擇性催化還原(SCR)技術(shù)

目前SCR脫硝技術(shù)在電力、鍋爐行業(yè)技術(shù)比較成熟，但焦爐煙氣成分復雜，焦爐煙氣溫度比火力發(fā)電煙氣溫度低，火電行業(yè)成熟的SCR技術(shù)無法應用，因此焦爐煙氣低溫SCR脫硝技術(shù)還處于中試研發(fā)階段。近年來，國內(nèi)外對低溫催化劑的研究主要集中在錳基、鐵基、鈰基、銅基等金屬氧化物催化劑方向上，其中Mn基低溫脫硝催化劑研究最為廣泛。錳氧化物有很多種類，如MnO2，Mn5O8，Mn2O3，Mn3O4，MnO等，不同價態(tài)的錳之間能相互轉(zhuǎn)化而產(chǎn)生氧化還原性，使NOx在NH3，的作用下轉(zhuǎn)化為N2。Kapteijn等采用不同方法和前驅(qū)體制備了一系列的純錳氧化物，得出MnO2的單位面積活性最高，Mn2O，的選擇性最高，并且在450K溫度下NO脫除效率都能達到90%。TiO2具有很強的抗二氧化硫中毒能力，因此經(jīng)常被用作脫硝催化劑載體。Li等采用硝酸錳和醋酸錳兩種前驅(qū)體，用浸漬法制備了MNOx/TiO2催化劑。結(jié)果表明，用硝酸錳制備的催化劑在150℃時，NO轉(zhuǎn)化率為80%左右;而用醋酸錳制備的催化劑在150℃時，NO轉(zhuǎn)化率就達到100%。

2.4液體吸收法

用水或其他溶液吸收NO的方法較多，在硝酸廠和金屬表面處理行業(yè)中應用廣泛。濕法工藝能夠以硝酸鹽等形式對NO中的氮進行回收，設(shè)備簡單、投資少，但因為NO極難溶于水或堿溶液，因此吸收效率一般不很高?？梢圆捎醚趸?、還原或絡合吸收的辦法以提高NO的凈化效果。主要吸收方法有水吸收法、酸吸收法、堿液吸收法。

3焦爐煙氣治理存在問題

3.1經(jīng)濟層面

國內(nèi)焦化企業(yè)主要分為獨立焦化企業(yè)，煤焦聯(lián)營和鋼廠自建焦化廠。隨著焦炭價格的持續(xù)走低，三種焦化企業(yè)均生存不易，虧損嚴重。這樣的市場環(huán)境，環(huán)保部門強行要求企業(yè)執(zhí)行新標準，使目前經(jīng)營本就比較困難的焦化行業(yè)更是雪上加霜，難以生存。焦化行業(yè)脫硫脫硝大量的投入及運行費用由企業(yè)自己承擔，加劇了焦化行業(yè)的虧損，因此在焦化行業(yè)推行脫硝阻力較大。

3.2技術(shù)層面

目前，國內(nèi)的脫硝技術(shù)主要應用在火力發(fā)電行業(yè)，技術(shù)比較成熟，而煉焦行業(yè)到目前為止，還沒有應用脫硝技術(shù)，其主要原因是由于焦爐煙氣成分復雜，煙氣溫度比火力發(fā)電煙氣溫度低，目前成熟的SCR脫硝技術(shù)無法應用。

4焦化行業(yè)脫硝市場前景

根據(jù)中國煉焦行業(yè)協(xié)會的數(shù)據(jù)顯示，截至2014年年底，納入行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計的我國焦化企業(yè)約700余家，焦爐總數(shù)量約2000余座，真正能達到《煉焦化學工業(yè)污染物排放標準》第二時段標準(S02達到50mg/m、煙塵達到30mg/in、NOx達到500me,/m)的不足一成。按每條焦化生產(chǎn)線的煙氣脫硝治理投資1500～3000萬元來計算，那么，全國焦化行業(yè)的脫硝裝置投資約為300～600億元，其脫硝市場巨大。

焦化企業(yè)要做到達標排放，需要投入資金進行脫硫脫硝并保證運行，費用較高。在這種情況下，亟須應用一些能產(chǎn)生經(jīng)濟效益的環(huán)保治理技術(shù)，煙氣余熱回收與脫硫脫硝集成化技術(shù)就是最好的解決方案。焦爐煙氣余熱回收與脫硫脫硝集成化技術(shù)具有明顯的成本優(yōu)勢，按100萬噸焦爐產(chǎn)能分析，如果只有脫硫脫硝項目，僅設(shè)備投資就要1500萬元，每年運行費用約500萬元。但如果裝上余熱回收裝置，一年可回收余熱投資，最多3年就可收回收全部投資。這樣焦化企業(yè)就有了脫硫脫硝的積極性，促進焦化脫硫脫硝市場的全面啟動。

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