1  引言

煉焦化學(xué)工業(yè)（下稱煉焦化工）是我國傳統(tǒng)煤化工的一個主要組成部分，也是國民經(jīng)濟的重要支柱產(chǎn)業(yè)，同時還是出口創(chuàng)匯企業(yè)。煉焦化工又稱煤炭高溫干餾 ，是指煤在隔絕空氣條件下，加熱到950～1050℃時，經(jīng)過干燥，熱解，溶解，粘結(jié)，固化，收縮，成型等物理化學(xué)的階段。最終制的焦炭，同時也獲得煤氣、焦油等化工產(chǎn)品。

進入本世紀(jì)初，隨著國民經(jīng)濟的騰飛，公路、鐵路、城市化等基礎(chǔ)建設(shè)的全面開展，鋼鐵工業(yè)進入一個快速發(fā)展期，也帶動我國的煉焦化工進入了快速的發(fā)展階段，表1給出了我國十幾年來焦炭產(chǎn)量的變化。

從表1中可以看出，除2008年我國的焦炭產(chǎn)量受金融危機的影響，略有下降外，均處于向上增長的勢頭。其原因：?是技術(shù)裝備水平的提高；?是產(chǎn)業(yè)的園區(qū)化、規(guī)?；教岣?；?是國內(nèi)鋼鐵產(chǎn)量的大幅度提高。

近幾年來，國家針對淘汰“二高一低”行業(yè)的措施不斷出臺，也直接的觸動了煉焦化工。從2005年開始至2009年國家計劃淘汰落后焦炭產(chǎn)能約8000萬t，實際完成8254萬t。表2是焦化作業(yè)五年來淘汰落后產(chǎn)能表

在淘汰落后產(chǎn)能的同時，規(guī)?；?、園區(qū)化的新技術(shù)也在上馬。在2010-2012年間凈增產(chǎn)能8000萬t，2013年我國的焦炭產(chǎn)量已達4.8億t，同比增長8.1%。

 焦化企業(yè)是一個重污染單位，除污水外。煉焦時，干餾需要的熱量要靠回爐煤氣供給。我國每年有800億m3焦?fàn)t煤氣用于煉焦的熱源，要排出帶SO2，NOX的煙氣約6720億m3，為此國家出臺了GB16171-2012煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。

2  現(xiàn)有企業(yè)煙氣排放的狀況

在煉焦過程中，先將煤加入炭化室后，再由燃燒室供給熱量，使其溫度達到工藝要求的參數(shù)。煤進行轉(zhuǎn)化，生成焦炭、煤氣、焦油等產(chǎn)品。焦炭熄焦后，送焦倉外售，煤氣經(jīng)化產(chǎn)回收時，分出焦油，硫銨、苯、硫溫度過高還會使副反應(yīng)急劇上升等化工產(chǎn)品，粗脫硫凈化后的焦?fàn)t煤氣約58%。去深加工，生產(chǎn)其他化工產(chǎn)品。約42%的返回焦?fàn)t，作為煉焦的熱源。

現(xiàn)以一座100萬t/a的焦?fàn)t為例 ，其物料平衡圖如圖1，物料平衡表如表3，表4。表3是山西某焦化廠，其粗煤氣中總硫含量～3g/Nm3，粗脫后回爐煤氣中H2S≤20mg/Nm3.排放的煙氣中SO2＜50mg/Nm3，說明其焦?fàn)t無串漏現(xiàn)象。表4為有串漏時的數(shù)據(jù)，隨著串漏氣量的增加，煙氣中SO2 的含量就上升。

3  國家的排放標(biāo)準(zhǔn)及超標(biāo)的分析

3.1  為了保護環(huán)境 ，防治污染，促進煉焦化工生產(chǎn)工藝和污染治理技術(shù)的進步。國家環(huán)保部于2012年6月27日發(fā)布了GB16171-2012標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)中特別提示對焦?fàn)t煙囪煙氣污染物做了限定，數(shù)據(jù)如表5所示。

針對我國大氣污染存在的問題。最近國家發(fā)改委、能源部、環(huán)保部將有新的排放標(biāo)準(zhǔn)出臺。其SO2≤50mg/Nm3，NO2≤80mg/Nm3，這對有關(guān)企業(yè)提出了更高的要求，將推動企業(yè)進行更大力度的技術(shù)更新。

3.2排放超標(biāo)的原因分析

?入爐煤含硫高

粗煤氣中的硫化物，是由煤中的硫轉(zhuǎn)化而來，據(jù)統(tǒng)計燃煤中的硫約65%~72%的進入焦炭，約28%~35%進入凈煤氣，如果入爐煤中選用高硫煤，必然會使粗煤氣中硫化物升高，煙氣中SO2超標(biāo)。

?粗脫硫凈化度低。

正常情況下，焦?fàn)t煤氣經(jīng)粗脫后，H2S含量應(yīng)≤20mg/Nm3，個別企業(yè)≤50mg/Nm3，而有些企業(yè)大大超過此值。

?一般情況下，焦?fàn)t內(nèi)部串漏氣，焦?fàn)t在開工的某個階段會有內(nèi)部串漏氣現(xiàn)象，串漏氣時，會有一定量的荒煤氣由碳化室進入燃燒室，從而引起煙氣中SO2超標(biāo)。

?氮氧化物的超標(biāo)，首先是回爐煤氣在燃燒時形成NOX，其次是回爐煤氣中含有HCN、NCNS等含氧化合物。燃燒時形成 NOX。

4  達標(biāo)排放應(yīng)采用的措施

4.1  降低SO2的措施

?控制入爐煤的硫含量不要超過某一限定值。

管理好粗脫硫工序的運行，提高其凈化度，使回爐煤氣中H2S

含量≤20mg/ Nm3。

管理好焦?fàn)t運行，確保焦?fàn)t正常生產(chǎn)時不出現(xiàn)串漏煤氣現(xiàn)象。

以上措施實行后，可以使煙氣中SO2含量在排放標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)。但是由于資源（當(dāng)?shù)責(zé)o低硫入爐煤）和經(jīng)濟（焦?fàn)t不能停車）的原因。引起超標(biāo)時，可以在煤氣粗脫硫前，增設(shè)加氫裝置，使90%的有機硫轉(zhuǎn)化為無機硫，再經(jīng)粗脫時除去。

4.2  降低NOX的措施

借鑒天然氣鍋爐的經(jīng)驗選用LNB（低NOX燃燒后器）的原理。

（據(jù)報道，國內(nèi)生產(chǎn)的LNB用于天然氣鍋爐時，可使其煙氣中的NOX的濃度，由原先的300PPm將至80PPm以下。選用LNB也是回爐煤氣燃燒時，降低煙氣中NOX含量的一項措施。由于當(dāng)前焦?fàn)t均采用儲熱式換熱的結(jié)構(gòu)。安裝LNB是行不通的）。通過調(diào)節(jié)開閉器，使空氣與回爐煤氣量比由當(dāng)前的1.2減少至1.1可以降低煙氣中NOX。

4.3  脫NOX、SO2的技術(shù)

煙氣中往往是NOX和SO2同時存在并超標(biāo)，選用的工藝要求需將兩者一起脫除的技術(shù)。

?目前常用的方法是先用SCR脫除NOX，再用濕法（鈣法或氨法）脫除SO2。該法投資大和運行費用高，且有二次污染。

正在推廣的一種叫有機催化工藝，其原理是氣相通過弱堿性溶液時，NOX、SO2和有機催化劑形成大分子團，從氣相中脫除，滿足凈化度的要求。在液相中大分子團遇到堿液時釋放出NOX和SO2而形成HNO2和H2SO3。通入氧氣后，氧化成HNO3和H2SO4。同時和溶液中NH4+（或Na+）形成鹽。分離出NH4NO3、（NH）2SO4作為副產(chǎn)品。溶液返回系統(tǒng)再吸收。該法已有幾套工業(yè)化裝置。

?干法活性炭纖維功能材料工藝，是煙氣通過裝有活性炭纖維功能材料的吸收器時，NOX轉(zhuǎn)化為N2、SO2轉(zhuǎn)化為SO3，再生時可得到H2SO4或硫酸鹽。工藝簡便、費用低，目前已有工業(yè)化應(yīng)用。

?活性氨脫硝和高效氣相脫硫技術(shù)在鍋爐的高溫區(qū)噴入活性氨NR進行脫硝（替代SNCR），在煙道中噴入復(fù)合脫硫劑，可以達到NOX ≦100 mg/ Nm3、SO2≦50 mg/ Nm3的要求，該技術(shù)已在中試階段。

5  結(jié)束語

本世紀(jì)初，隨著煤化工業(yè)快速發(fā)展，煉焦產(chǎn)業(yè)也急速騰飛。至今我國煉焦產(chǎn)能已達6億t/a，居世界之首。2013年焦炭產(chǎn)量4.8億t，煉焦用煤占全國用煤量的20%。煉焦化工已成為一個獨特的行業(yè)。在過去的十幾年中。煉焦化工為國民的發(fā)展做出了巨大的貢獻。

在實現(xiàn)美麗中國的夢想中。煉焦化工作為一個重污染源的行業(yè)，特別是廢水廢氣的治理已成為該行業(yè)生存和發(fā)展的阻礙。因此焦?fàn)t煙氣中NOX、SO2的治理是該行業(yè)急待解決的難題。