常规焦炉与热回收焦炉烟气净化工艺的选择
【谷腾环保网讯】1.引言
2024年1月，生态环境部会同有关部委研究发布了《关于推进实施焦化行业超低排放的意见》，推进实施炼焦行业的超低排放指标要求。GB16171.1-2024《炼焦化学工业大气污染物排放标准》在2024年12月发布，并且即将在2025年4月实施。继热电行业和钢铁行业后，炼焦行业势必成为下一个烟气“超低排放”治理工作的重点方向。
2.炼焦生产工艺的种类
常规焦炉和热回收焦炉是目前炼焦行业比较常见的两种炉型。
常规焦炉是炭化室、燃烧室分设，炼焦煤隔绝空气间接加热，干馏成焦炭和荒煤气，并设有煤气净化、化学产品回收的生产装置。装煤方式分顶装和捣固侧装。常规炼焦主产品为焦炭，副产品包括焦炉煤气焦油、粗苯、硫铵以及回收干熄焦余热发电等。一般简称“焦化”。
热回收焦炉是焦炉炭化室微负压操作，机械化捣固、装煤、推焦，回收利用烟气余热的焦炭生产装置。焦炉结构形式分立式和卧式。热回收焦炉主产品为焦炭，副产品为电。一般简称“焦电”。
3.两种炼焦工艺的烟气特点
常规炼焦是通过蓄热室达到预热空气或煤气，降低烟气温度的目的，排烟温度相对较高。热回收焦炉产生的高温烟气会被充分的利用，进行余热发电，排烟温度相对较低。
常规焦炉烟气中二氧化硫主要来自煤气燃烧和炉体窜漏。常规焦炉使用脱硫净化后的焦炉煤气或高炉煤气作为燃料，二氧化硫的主要来源主要为炉体窜漏，焦炉烟气中的二氧化硫浓度相对较低。而热回收焦炉主要利用炼焦煤自身挥发分燃烧，其中的硫分几乎全部转化为二氧化硫，焦炉烟气中的二氧化硫浓度相对较高。
常规焦炉因高温燃烧、充分供氧及结构限制导致热力型NOx生成量显著高于热回收焦炉。而热回收焦炉通过分阶段燃烧、温度控制和还原性气氛有效抑制了NOx的生成。
常规焦炉采用间接加热方式，烟气不与焦炭直接接触，烟气中的粉尘多来自炉体窜漏和烟气对炉体的冲刷磨损。热回收焦炉采用直接加热与间接加热混合加热的方式，烟气会从焦炭携带走较多粉尘。
表1两种炉型烟气中各类污染物特点
4.烟气净化工艺路线的选择
4.1常规焦炉烟气净化的工艺路线
常规焦炉一般采用“一段余热锅炉+干法脱硫+布袋除尘器+中低温SCR脱硝+二段余热锅炉”的工艺路线，其中一段余热锅炉因为涉及到后续布袋的材质选择，根据烟气温度是否超过260℃进行选配。或者采用“干法脱硫+陶瓷纤维滤管尘硫硝一体化装置+余热锅炉”的工艺路线。
采用干法脱硫适用于低二氧化硫含量的工况，而且能够避免湿法脱硫和半干法脱硫造成的烟气降温，有利于保障后续SCR脱硝温度。目前干法脱硫有固定(移动)床脱硫、钠基干法脱硫和钙基干法脱硫等几种工艺，其中逐渐以钙基干法脱硫优势最大。干法脱硫后烟气经过除尘器，烟气中的干燥颗粒物被滤袋(管)过滤收集，除尘滤袋(管)过滤的粉尘层进一步脱除烟气中的二氧化硫，同时吸附焦油等粘性组分，保护后续SCR脱硝催化剂。
两种路线前者脱硫系统和脱硝系统相对独立，适合脱硫脱硝分阶段配置的项目；后者脱硫脱硝系统相对集成化，适合脱硫脱硝集中配置的项目。
图1 “一段余热锅炉+干法脱硫+布袋除尘器+中低温SCR脱硝+二段余热锅炉”工艺路线
图2 “干法脱硫+陶瓷纤维滤管尘硫硝一体化装置+余热锅炉”工艺路线
4.2热回收焦炉烟气净化的工艺路线
热回收焦炉一般采用“循环流化床半干法脱硫+布袋除尘器+GGH(原烟气段)+热风炉加热+SCR脱硝+GGH(净烟气段)”的工艺路线。
热回收焦炉烟气中粉尘浓度较高，且含有焦油等粘性组分，不适合直接进入湿法脱硫系统中，前段需配置焦油捕集器，否则容易造成浆液中毒。而随着工艺系统的优化“循环流化床半干法脱硫”已出现处理高二氧化硫工况的案例，如二氧化硫“由3000mg/Nm3脱除到15mg/Nm3”。采用“循环流化床半干法脱硫+布袋除尘器”可以在脱硫的同时，将焦油等粘性组分吸附脱除，能大幅降低投资运行费用。“循环流化床半干法脱硫”相对干燥的环境也对后续换热和升温系统较为友好，有利于SCR脱硝系统的运行和维护。
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图3“循环流化床半干法脱硫+布袋除尘器+GGH(原烟气段)+热风炉加热+SCR脱硝+GGH(净烟气段)”工艺路线
5.结语
了解行业生产工艺是解决环保问题的关键。常规焦炉和热回收焦炉的主产品虽然都是焦炭，但因为生产工艺的不同导致排放的烟气各有特点。因此，根据烟气特点“对症下药”，才能找到最优的脱硫脱硝除尘路线。
河北中科朗博环保科技有限公司在长期服务于钢铁焦化企业烟气治理的过程中，完成了多个典型项目，总结出了大量实际经验，期待能为更多的优质企业服务。
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