导读：本文介绍了前端防治和末端治理相结合控制焦炉烟气NOx排放技术，重点介绍了NOx末端治理技术:焦炉烟气脱硫除尘脱硝一体化技术。
1前言
炼焦炉在生产焦炭的过程中会产生许多对环境有害的污染物，氮氧化物（NOx）便是其中一类。随着GB16171-2012《炼焦化学工业污染物排放标准》的实施，自2015年1月1日起，现有企业和新建企业排放焦炉废气中的NOx浓度要求小于500mg/m3，特别排放限值的地域，NOx浓度要求小于150mg/m3。这一标准的执行，引起了我国焦化行业工作者的极大关注。如何减少焦炉的NOx排放量，是炼焦企业刻不容缓之事。
据了解，业内人士曾做过粗略了解，在正常生产下，焦化企业的焦炉烟囱废气中的NOx浓度要达到小于500mg/m3的标准，技术难度非常大，达标的焦化企业是凤毛麟角。对于特别排放限值区域，NOx排放浓度要达到小于150mg/m3的标准，更是难上加难。要使焦炉烟气氮氧化物的排放达标，必须使用相关技术进行治理。但是就目前来看，治理技术难度大，整体投入费用高昂，后期维护成本较高。为此，本文结合我司的前端防治和末端治理相结合技术，对焦炉烟气氮氧化物排放控制进行说明，供同行参考。
2焦炉烟气氮氧化物的来源
焦炉加热燃料在燃烧室的立火道内燃烧的过程中会生产NOx，其主要来源有三个方面：一是温度热力型NOx；二是焦炉燃气内含氮成分燃烧释放出NOx；三是碳氢燃料快速型NOx。在燃烧生成的NOx中，NO含量占90%～95%，NO2含量占5%左右。因此，结合成熟的前端防治技术，从源头对NOx的浓度进行控制，可以大幅度降低整体投入成本。
3NOx前端治理技术及其应用
德国维康咨询与工程公司焦炉烟气氮氧化物前端防治技术，由两大部分组成。一是焦炉测温系统技术，二是焦炉热力系统调节技术。
3.1焦炉测温系统技术
3.1.1焦炉测温系统简介
如图1简图所示，焦炉测温系统由测量杆、气管系统、温控箱、电控系统、分析系统等组成。其中，硬件部分安装在推焦杆上，在推焦过程中，随着推焦杆快进快出，通过多个探头（图1a红色圆点所示）对炭化室内的温度进行测量，并通过温控系统和电控系统传回进行分析，通过计算机分析模型，能全面得到焦炉每个炭化室的温度分度和分布情况，使整个墙体的温度分布可视化；其次，对炉顶石墨进行检测；第三，可以检测加热烟道和炭化室墙体破损问题。通过检测和分析，能全面了解焦炉的情况，为焦炉热力系统的调节提供必要依据。图2所示，是测温系统通过计算机分析模型得出的工况。其中，图2a中绿色表示温度正常，红色表示温度过高，蓝色表示温度较低。图2b中，体现的是整座焦炉的温度情况。
3.1.2焦炉测温系统技术优势
（1）为焦炉热力系统调节技术提供必要依据，控制并降低焦炉总体能耗；
（2）为焦炉热力系统调节技术提供必要依据，控制并降低烟气NOx等浓度；
（3）通过对焦炉的温度分析，优化炭化过程，得到更优质的焦炭质量；
（4）检测炉墙损害，利于早期防护和修复，减少焦炉串漏；
（5）延长焦炉的服役寿命。
3.1.3工业化应用
焦炉测温系统可直接改造安装在推焦杆上，如图1b所示。目前已在德国、奥地利、印度等70多个焦化厂成功应用。
3.2焦炉热力系统调节技术
根据焦炉测温系统提供的数据，利用焦炉热力系统调节技术对焦炉烟气中NOx的浓度进行直接控制。
（1）降低立火道温度。燃烧室立火道高温区域是产生NOx的直接原因，根据测温系统提供的数据结果，在保证焦炭质量的前提下，降低立火道的标准温度；
（2）降低空气过剩系数。调整助燃空气和加热煤气比例，降低加热煤气燃烧所需的空气量，使煤气在较小的空气过剩系数下燃烧；
（3）焦炉热工制度调节。调整焦炉的直行和横排温度均匀性，避免出现局部高温或低温，使立火道的温度分布接近均衡；
（4）调整开闭器的气流量和压力值；
（5）调整燃烧室的循环废气量；
（6）调整烟道废气压差。
3.3前端防治技术工业化及应用效果
通过前端防治技术，可以将焦炉烟气中NOx的浓度控制在500mg/m3以内，无需增加其他额外的装置，就能够满足GB16171-2012《炼焦化学工业污染物排放标准》中现有企业和新建企业排放焦炉废气中的NOx浓度要求小于500mg/m3的标准。与此同时，还能降低焦炉的整体能耗。
4NOx末端治理技术
根据标准GB16171-2012，针对特别排放限值的地域，焦炉废气中NOx浓度要求小于150mg/m3。单靠前端防治技术已无法达到标准，因此，需要投入新的技术及装置对焦炉烟道废气中NOx进行有效治理。
4.1工艺流程
焦炉烟气首先进行脱硫除SO2，脱硫后烟气的温降大约在10℃左右，随后进入除尘站，除尘脱硝一体化工序。经过脱硝后的烟气有一定程度的温升，根据各焦化厂的实际需求，可以选择增加热回收工段。经过脱硫除尘脱硝一体化和热回收以后的焦炉烟气，直接排入大气。
4.2SCR脱硝工艺原理
在催化剂存在的条件下，焦炉烟气中的NOx与NH3发生还原反应，生成N2和H2O，实现脱除NOx。脱硝反应式为：
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O(1)
2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O(2)
NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O(3)
式（1）和式（3）是主要反应，焦炉烟气中90%以上的NOx是以NO的形式存在的。
4.3工艺特点
（1）脱硫工序设置在脱硝前，将烟气中的SO2含量脱除至30mg/m3以下，保证后续的高效脱硝；
（2）烟气除尘、脱硝一体化，不需要再建额外的SCR脱硝反应塔；
（3）可实现焦炉烟气低温脱硝，满足焦炉烟气温度200～240℃的工况，不需增加预热器；
（4）节省总体投资，运行费用低，占地面积小。
5结论
（1）NOx前端防治技术可以满足将NOx浓度控制在500mg/m3以下的标准。前端防治成本低，技术成熟，但是无法满足限值区域NOx浓度小于150mg/m3的排放要求，此时需要同时增加末端治理技术。
（2）利用前端防治技术将焦炉烟道废气中的原始NOx浓度降到500mg/m3以下，再采用脱硫除尘脱硝一体化技术，可以大幅度降低整体投入成本和后期的运行维护成本。
原标题：前端防治和末端治理相结合控制焦炉烟气NOx排放技术
