新建大型焦化企业二氧化硫排放控制措施研究
中图分类号：X322 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）04（a）-0081-02
随着近几年钢铁规模的快速发展，焦化产量也急速扩大，随之而来的环境问题日益受到人们的关注，焦化作为“两高一资”行业，面临的资源和环境压力越来越突出，焦炭一度成为高耗能、高污染的代名词[1]。目前，日本、欧美等发达国家炼焦能力处于萎缩状态，我国自1993年开始已成为全球最大的焦炭生产和出口国，2002年实际焦炭产量已超过1.4亿t，2003年达到2亿t的水平，2006年焦炭的实际产量约为2.6亿t[2]，2013年焦化产量已超过4.8亿t。焦化行业污染重，治理难，一致以来都是环保重点治理的行业，作为焦化行业主要大气污染物之一的二氧化硫的排放更是一直受到普遍关注。
1 焦化行业二氧化硫的来源
焦化行业的二氧化硫主要来源于焦炉煤气燃烧排放的二氧化硫。焦炉煤气的硫主要是由炼焦原料配合煤带入工艺系统中，在炼焦过程中，煤中大约20%～45%的硫转化成H2S等硫化物，与NH3和HCN等一起形成焦炉煤气中的杂质带走[3]，剩余约55%～80%的硫进入产品焦炭中。煤气中95%以上的硫是以H2S形态存在的，其他为有机硫[4]，煤气中含有的H2S等硫化物在煤气净化过程中，大部分在脱硫系统被生成硫磺[5]，很少一部分进入副产品焦油、粗苯中，其余部分残留在脱硫后的净煤气中，在煤气燃烧过程中转化为二氧化硫排放。焦炉煤气的脱硫效果直接影响了焦化企业二氧化硫的排放。
目前，国内企业采用的焦炉煤气脱硫工艺主要有FRC法、TH法、HPF法[6]、改良ADA法、AS法、Sulfiban法、PDS+栲胶法[7]等，下表给出了各种焦炉煤气脱硫工艺的技术经济指标比较，见表1。
从表1可以看出，综合考虑塔后H2S 浓度、脱硫效率、投资、运行成本等因素，HPF法、PDS+栲胶等脱硫工艺具有运行成本低，脱硫效率高的特点，是发展的主要方向。
2 焦化行业二氧化硫的排放及达标情况
脱硫后的净煤气大约45%返回焦炉作为燃料气燃烧，其中的硫化氢因焦炉煤气的燃烧反应生成二氧化硫，与烟尘一起由焦炉烟囱排入大气。另外，焦化企业的锅炉、脱苯工段的管式炉加热均使用净化煤气，剩余净煤气则不同企业采取的利用方式不同，可作为原料，如制取甲醇、合成天然气的原料气[8]等，也可作为燃料，如烧白灰或镁冶炼等。
内蒙古自治区煤炭资源中炼焦用煤总储量约为52亿 t，其中80%左右分布在乌海市。根据对内蒙地区已投产和正在建设几家百万吨焦化企业的调查可以看出，产品以生产二级冶金焦为主。炼焦配合煤消耗指标平均值为1.30 t/t（焦炭），炼100万 t/a焦炭需消耗配合煤130万 t/a，配合煤含硫平均值以0.8%计，则配合煤中带入硫量为10400 t/a。其中，进入产品焦炭的硫占配合煤中总硫平均为70%（产品焦炭含硫平均为0.73%），产品焦炭带走的硫为7280 t/a；荒煤气中硫占总硫的比例平均为30%，则进入黄煤气中的硫为3120 t/a。单位产品煤气发生量平均为430 m3/t（焦炭），荒煤气含硫量平均为7.3 g/m3。
随着《炼焦化学工业污染物排放标准》（16171-2012）标准的执行，新建焦化企业机焦、半焦炉焦炉烟囱二氧化硫排放浓度达到50 mg/m3，要达到该排放浓度，要求焦炉煤气脱硫后的含硫量低于约160 mg/m3，从乌海地区的焦化企业的荒煤气含硫量来看，要满足新标准要求，采用的焦炉煤气脱硫工艺的脱硫效率应大于98%。下表给出了不同焦化企业焦炉烟囱二氧化硫排放浓度，见（表2）。
从已经运行的该地区的焦化企业运行结果看，焦炉烟囱二氧化硫排放浓度满足《炼焦化学工业污染物排放标准》（16171-2012）标准要求的现有企业焦炉烟囱二氧化硫排放浓度100 mg/m3的限值要求，但超过新标准要求50 mg/m3的排放限值要求，根据《炼焦化学工业污染物排放标准》（16171-2012）标准要求现有企业自2015年1月1日起焦炉烟囱需要执行50 mg/m3的排放限值要求，现有企业基本难以达标排放，需要进一步提高焦炉煤气的脱硫效率，降低塔后 H2S 浓度和总硫的浓度。
3 结语
焦化企业作为高污染的一个行业，控制二氧化硫的排放量是今后一段时间的主要任务之一，随着《炼焦化学工业污染物排放标准》（16171-2012）标准的执行，新建企业应根据原料煤的煤质特点采取煤气脱硫工艺，应首选HPF法、PDS+栲胶等脱硫效率高，运行成本少的成熟技术，在一级脱硫难以满足排放要求的情况下，可考虑多级脱硫，并加强对脱硫系统的运行监管和控制，从源头减少二氧化硫的产生，确保满足新标准的排放要求。
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