北極星大氣網訊:氮氧化物是汙染大氣的有害物質之一，對環境和人體健康帶來嚴重影響，其與碳氫化合物作用可形成光化學煙霧。依據煉焦化學工業汙染物排放標準GB（16171-2012）規定，自2012年10月1日至2014年12月31日，現有焦化企業執行煙囪氮氧化物(以NO2計)800mg/m3的大氣汙染排放限值，這一標準部分企業能夠達標。自2015年1月1日起，現有焦化企業需執行500mg/m3的排放限值，標準變嚴後僅有少數企業能夠達標。但對於標準規定的「大氣汙染特別排放限值」，將焦爐煙囪氮氧化物排放限值設定在150mg/m3，現有及新建焦爐若不採取措施，煙氣均無法達標排放。
工業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。由於爐膛噴射脫硝僅適用於燃煤或燃油鍋爐，不適用於焦爐，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採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，該技術主要適用於燃煤鍋爐和熱風爐。
焦爐中已應用的類似技術有分段燃燒和廢氣循環，但對於已建成的焦爐，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。表1為不同開工率下7m焦爐周轉時間與直行溫度的控制標準。
表1JNX70-3型焦爐開工率與周轉時間、直行溫度
由表1可知，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℃。正常連續生產時開工率110%，焦側直行溫度1295℃。根據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的生成量要遠大於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幹法脫硝和溼法脫硝兩類。
2.1幹法脫硝技術
有工程應用的幹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法是採用氨將NOx還原成N2。氨有選擇性，只和NOx發生作用，不與煙氣中的氧發生反應。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，煙氣脫硝後再考慮餘熱回收，需耗費額外的熱量;二是使用低溫催化脫硝，但商業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。
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