近年來(lái)，各大城市都出現(xiàn)嚴(yán)重的霧霾天氣，已經(jīng)成為影響國(guó)民健康的重大問(wèn)題。這一嚴(yán)重環(huán)境問(wèn)題的首要指向便是我國(guó)近年年來(lái)大規(guī)模工業(yè)化過(guò)程中的工業(yè)煙氣污染物排放。一般而言，工業(yè)煙氣主要以能源消耗為來(lái)源，涉及到多種污染物的排放，最為常見(jiàn)的就是粉塵、硫氧化物和氮氧化物三大污染物。國(guó)內(nèi)對(duì)于硫氧化物的排放控制技術(shù)目前已經(jīng)基本普及，而煙氣除塵技術(shù)由于未受到足夠的重視而發(fā)展緩慢，氮氧化物的排放則處于后發(fā)狀態(tài)，直到近幾年才開(kāi)始由火電行業(yè)大規(guī)模普及。
煙氣除塵脫硫脫硝技術(shù)是進(jìn)行煙氣治理的重點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中越來(lái)越廣泛，對(duì)環(huán)境保護(hù)和空氣治理具有重要的意義。但是在以煤炭為主要原料的企業(yè)中，對(duì)煙氣進(jìn)行除塵脫硫脫硝會(huì)在很大程度上增加額外的成本，很容易使企業(yè)背負(fù)比較沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。
焦化企業(yè)的煙氣是焦?fàn)t煤氣焚燒后排放的廢氣，其灰塵含量約100mg/L，SO2含量200-600mg/m3，NOx含量600-800mg/m3。從以上數(shù)據(jù)上看，焦?fàn)t煙氣的塵、硫、硝含量雖然不高，但也超出了國(guó)家有關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)，不能直接排放。由于焦?fàn)t煙氣的工況與鍋爐煙氣有很大的不同，用于鍋爐煙氣除塵、脫硝、脫硫的技術(shù)，大都不適用于焦?fàn)t煙氣。
目前，鍋爐煙氣除塵普遍采用的布袋、電或電袋除塵方式，適用鍋爐煙氣的高灰塵含量工況，并且維護(hù)量大，容易造成二次污染，并不適用于焦?fàn)t煙氣;國(guó)家最新的焦化業(yè)氮氧化物排放標(biāo)準(zhǔn)從今年開(kāi)始正式執(zhí)行，意味著焦?fàn)t行業(yè)的煙氣脫硝勢(shì)在必行，國(guó)內(nèi)鍋爐煙脫硝普遍采用的高溫SCR或者SNCR脫硝技術(shù)，不能適用于焦?fàn)t煙氣的低溫工況;關(guān)于煙氣脫硫，目前國(guó)內(nèi)大部分企業(yè)采用的濕法脫硫工藝普遍存在投資大、占地面積大、運(yùn)行費(fèi)用高和容易造成二次污染等問(wèn)題。雖然技術(shù)比較成熟，但顯然不是焦化企業(yè)煙氣脫硫的最佳選擇。
針對(duì)目前煙氣除塵脫硫脫硝技術(shù)現(xiàn)狀和焦?fàn)t煙氣實(shí)際工況，長(zhǎng)春東獅科貿(mào)實(shí)業(yè)有限公司結(jié)合市場(chǎng)需求，依靠東獅公司二十年來(lái)在脫硫領(lǐng)域的技術(shù)沉淀，提出了焦化企業(yè)焦?fàn)t煙氣除塵脫硝脫硫一體化解決方案，我們稱(chēng)之為DSYY技術(shù)。該方案涉及到三項(xiàng)核心技術(shù)：納米陶瓷過(guò)濾器中高溫收塵技術(shù)、DSDA法脫硫技術(shù)和中溫SCR脫硝技術(shù)。與以往的進(jìn)行單獨(dú)除塵脫硫脫硝相比，除塵脫硫脫硝一體化技術(shù)具有很大的優(yōu)勢(shì)，比如投資成本較低、占地面積相對(duì)較小、運(yùn)行費(fèi)用低、操作工藝相對(duì)簡(jiǎn)單、不會(huì)產(chǎn)生二次污染、脫硫產(chǎn)物附加值高等。DSYY技術(shù)不僅可應(yīng)用于焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝，還可應(yīng)用于中小型鍋爐、工業(yè)窯爐和其他工藝廢氣。
1 中高溫收塵技術(shù)
納米陶瓷具有耐高溫、耐腐蝕、耐清洗、機(jī)械強(qiáng)度大、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定不變形、壽命長(zhǎng)等突出優(yōu)點(diǎn)，因而是被廣泛接受和稱(chēng)譽(yù)的熱粒子過(guò)濾材料的最佳選擇。納米陶瓷過(guò)濾器耐高溫，壽命長(zhǎng)，運(yùn)行費(fèi)用較低，不會(huì)產(chǎn)生二次污染。納米陶瓷除塵器分離效率高，除塵率一般可以超過(guò)99.5%，是其它除塵、收塵設(shè)備無(wú)法比擬的。高溫陶瓷過(guò)濾器是最有前途的高溫除塵設(shè)備，可抗700℃以上高溫，能達(dá)到較高的除塵精度。
1.1 納米陶瓷在氣固分離方面的應(yīng)用前景和市場(chǎng)分析
基于納米陶瓷的過(guò)濾性能，可開(kāi)發(fā)多種形式的過(guò)濾裝置，歸納起來(lái)主要的應(yīng)用方面如下：
(1)燃煤電廠(chǎng)納米陶瓷過(guò)濾器除塵裝置。這被認(rèn)為是一種最為可信的除塵技術(shù)。鑒于環(huán)境保護(hù)意識(shí)的加強(qiáng)，目前燃煤電廠(chǎng)通常采用的靜電除塵器，將會(huì)難以符合相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。
(2)冶金行業(yè)的陶瓷膜過(guò)濾器收塵裝置。有色金屬冶煉中，精礦和浸出渣的干燥廣泛采用回轉(zhuǎn)干燥窯。干燥窯產(chǎn)生大量的煙塵，含有金屬微粒，對(duì)環(huán)境造成污染。由于干燥窯煙氣的溫度與其露點(diǎn)溫度(45~65℃)很接近，且具有吸濕性，易造成煙氣的結(jié)露，給煙氣的除塵帶來(lái)困難。而用陶瓷膜過(guò)濾器進(jìn)行高溫收塵，則可很好地解決上述問(wèn)題。
(3)工業(yè)氣體凈化，特別是高溫?zé)煔夂突ば袠I(yè)氣體，包括工業(yè)流程中原料氣中固體粒子的脫除與凈化，尾氣中固體顆粒的脫除等，直接關(guān)系到下游設(shè)備的運(yùn)行壽命和運(yùn)行安全，而這些工業(yè)爐窯煙氣中的飄塵(小于10µm的顆粒)，會(huì)危及人體健康。對(duì)于上述處理要求，普通除塵器很難達(dá)到，但對(duì)于無(wú)機(jī)陶瓷膜過(guò)濾器則正是其優(yōu)勢(shì)所在。
(4)回收有用的粉體，特別是高附加值粉塵的回收。例如在石油化工廠(chǎng)流化床設(shè)備中回收催化劑，在氣流輸送與噴霧干燥過(guò)程中收集粉料，納米材料生產(chǎn)和其它超細(xì)粉體生產(chǎn)中粉體的回收等。
綜上所述，中高溫除塵技術(shù)是國(guó)內(nèi)外一項(xiàng)跨世紀(jì)的高新技術(shù)，與其它過(guò)濾器比較，納米陶瓷過(guò)濾器在氣固分離方面優(yōu)勢(shì)明顯，效果顯著，技術(shù)上可取，經(jīng)濟(jì)上可行。
1.2 與煙氣脫硝裝置配套的納米陶瓷高溫除塵裝置工藝和設(shè)計(jì)
中高溫納米陶瓷除塵器，設(shè)計(jì)放置在煙氣出口之后，脫硝裝置之前：
功能設(shè)計(jì)構(gòu)思：
* 直接放置在煙氣出口之后，實(shí)現(xiàn)不大幅降低溫度狀態(tài)下的固-氣態(tài)分離，使進(jìn)入脫硝系統(tǒng)的煙氣保持在350度以上，具備脫硝催化反應(yīng)條件;
* 放置在脫硝裝置前面，先行處理掉灰分，可以防止或大大減少蜂窩狀脫硝單體堵塞;
* 放置在脫硝裝置前面可使過(guò)濾后氣體雜質(zhì)濃度小于1 mg/m3，
* 放置在脫硝裝置前面能夠防御火花和熱的微粒，
* 納米過(guò)濾器的應(yīng)用可以極大簡(jiǎn)化灰塵消除配置，避免使用昂貴的防火系統(tǒng)和火花抑制器。
* 納米過(guò)濾器的應(yīng)用可是原來(lái)布袋除塵和其它除塵設(shè)計(jì)必須的冷卻器和噴射塔也省去，使能源和水的消耗最低。
1.3 中高溫納米陶瓷除塵器的性能參數(shù)
* 過(guò)濾效率和分離效率，過(guò)濾精度高達(dá)0.2微米煙塵凈化效率可達(dá)99.9%以上，凈化后氣體濃度可達(dá)10mg/Nm3以下。
* 操作溫度和操作壓力，一般使用溫度可達(dá)400℃以上，最高使用溫度可達(dá)700℃以上，操作壓力可達(dá)3MPa。
* 過(guò)濾速率：2-8cm/s。
* 耐化學(xué)腐蝕性能(SO2 H2S H2O 堿金屬及鹽等)和抗氧化性能。
* 操作穩(wěn)定，具有良好的清洗再生性能，可在線(xiàn)清洗再生。
* 減少冷卻系統(tǒng)、防止低露點(diǎn)物質(zhì)的產(chǎn)生。
* 提高氣體凈化效率和熱利用效率。
2 DSDA法脫硫技術(shù)
目前國(guó)內(nèi)煙氣脫硫普遍采用濕法脫硫工藝。濕法脫硫的脫硫效率較高，由于出現(xiàn)的較早，應(yīng)用地比較廣泛，尤其是在對(duì)脫硫效率要求較高地行業(yè)或區(qū)域，市場(chǎng)占有率很高。但濕法脫硫存在的問(wèn)題很多，例如：脫硫后產(chǎn)物處理困難、容易造成二次污染、投資和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高、設(shè)備腐蝕嚴(yán)重、系統(tǒng)復(fù)雜等。這些弊端極大地限制了濕法工藝的進(jìn)一步發(fā)展。
干法脫硫工藝(DFGD)是脫硫吸收和產(chǎn)物處理均在干態(tài)環(huán)境下進(jìn)行，與濕法相比具有投資少、占地面積小、運(yùn)行費(fèi)用低、設(shè)備簡(jiǎn)單、維修方便、煙氣無(wú)需再熱等優(yōu)點(diǎn)，但存在地致命弱點(diǎn)是反應(yīng)速度慢，脫硫效率低。
自20世紀(jì)80年代末，經(jīng)過(guò)對(duì)干法脫硫技術(shù)中存在的主要問(wèn)題的大量研究和不斷的改進(jìn)，發(fā)展起來(lái)一種新的脫硫工藝——半干法脫硫(SFGD)。半干法脫硫兼有濕法和干法的一些特點(diǎn)，就目前應(yīng)用來(lái)看，主要是在濕狀態(tài)下脫硫，在干狀態(tài)下處理脫硫產(chǎn)物。這種方法既具備濕法脫硫工藝的脫硫效率高、反應(yīng)速度快地優(yōu)點(diǎn)，又有干法脫硫工藝的低成本、無(wú)污染、產(chǎn)物處理方便地特點(diǎn)。
經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，現(xiàn)在半干法脫硫已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了噴霧干燥法、半干半濕法、循環(huán)流化床法、射流床法、GSA法等多種工藝。其中噴霧干燥法在工程應(yīng)用中表現(xiàn)出良好的環(huán)境適用性和運(yùn)行穩(wěn)定性，具有很好的發(fā)展前景。
噴霧干燥法是利用噴霧干燥的原理，在吸收劑噴入吸收塔之后，一方面吸收劑與煙氣中的二氧化硫發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成固體灰渣;另一方面煙氣又將熱量傳遞給吸收劑使之不斷干燥，所以完成脫硫反應(yīng)后的廢渣將以干態(tài)形式排出。
早在50多年前，人們就將噴霧干燥廣泛運(yùn)用于現(xiàn)代工藝，它是一種將液體按要求霧化噴入干燥塔在熱氣體干燥下成為粉末的技術(shù)。噴霧干燥脫硫工藝(DSDA法)就源于此。
長(zhǎng)春東獅科貿(mào)實(shí)業(yè)有限公司從2012年開(kāi)始進(jìn)行噴霧干燥脫硫工藝(DSDA法)的研究開(kāi)發(fā)，并在2013年完成了工業(yè)化設(shè)計(jì)。DSDA法的工藝流程是：未經(jīng)處理的熱煙氣經(jīng)過(guò)分散進(jìn)入噴霧干燥吸收室，利用高效霧化噴頭霧化的平均直徑60μm的精細(xì)吸收劑液滴對(duì)其進(jìn)行接觸，在氣液接觸過(guò)程中，煙氣的酸性成分(SO2等)很快就被堿性液滴吸收，同時(shí)水分也被迅速蒸發(fā)。通過(guò)控制氣體分布、漿液流速、液滴直徑等，使吸收反應(yīng)的液滴到達(dá)噴霧干燥吸收室壁之前，保證液滴的干燥，使之最后形成粉末狀的脫硫產(chǎn)物(亞硫酸鹽為主)。一部分干燥產(chǎn)物包括飛灰和反應(yīng)物落入吸收室底端后被收集轉(zhuǎn)運(yùn)。處理后的煙氣進(jìn)入納米陶瓷除塵器，經(jīng)過(guò)除塵，懸浮顆粒物被去除，而氣體則用引風(fēng)機(jī)將其從除塵器引出后進(jìn)入脫硝裝置或直接排放。除塵器收集的部分固體物質(zhì)被循環(huán)利用，這有助于降低反應(yīng)劑的消耗，其余的均被處理掉。
DSDA法的難點(diǎn)在于脫硫劑的霧化效果和除塵裝置的除塵效果和長(zhǎng)周期運(yùn)行可靠性。長(zhǎng)春東獅公司采用了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的二相流高效霧化噴槍和與國(guó)外合作研制的納米陶瓷除塵器，為DSDA脫硫的長(zhǎng)周期高效率穩(wěn)定運(yùn)行提供了保證。
3 中溫SCR脫硝技術(shù)
長(zhǎng)春東獅科貿(mào)實(shí)業(yè)有限公司自2013年開(kāi)始投入大量人力物力，國(guó)外研究機(jī)構(gòu)合作，開(kāi)發(fā)成功了中溫SCR脫硝技術(shù)(200℃-300℃)。該技術(shù)是將使用特殊的加工工藝，將中溫SCR脫硝催化劑復(fù)合在納米陶瓷除塵部件表面，形成脫硝除塵復(fù)合體。復(fù)合體掛在沖孔板上，沖孔板把廢氣和凈氣分開(kāi)。中溫溫廢氣和氨氣通過(guò)復(fù)合體從外面被吸進(jìn)里面，這時(shí)灰塵在復(fù)合體向外面堆積的同時(shí)氮氧化合物和氨反應(yīng)還原為氮。然后按一定時(shí)間間隔使高壓壓縮空氣由上向下吹向復(fù)合體里面，高壓壓縮空氣瞬間變成反氣流，反氣流使貼在復(fù)合體外面的粉塵塊從復(fù)合體的表面掉落，從復(fù)合體掉落的粉塵塊通過(guò)粉塵補(bǔ)集器收集處理。
東獅公司開(kāi)發(fā)的中溫脫硝技術(shù)在200℃-300℃時(shí)脫硝效率為70—80%，比較適合煙氣中NOx含量較低的煙氣;如果煙氣溫度能夠達(dá)到300℃以上，脫硝效率可以達(dá)到95%以上。如果煙氣溫度較低，又需要較高地脫硝效率，也可以采取多級(jí)脫硝。
東獅公司開(kāi)發(fā)的煙氣除塵脫硝脫硫一體化技術(shù)(DSYY)可在一個(gè)干式過(guò)程中同時(shí)脫硫脫硝除塵，在設(shè)備投資和運(yùn)行費(fèi)用方面具有較大優(yōu)勢(shì)。東獅公司開(kāi)發(fā)的煙氣除塵脫硝脫硫一體化技術(shù)占地小，設(shè)備費(fèi)用低，操作方便，無(wú)二次污染，有很大的社會(huì)效益和市場(chǎng)應(yīng)用潛力。其主要技術(shù)特點(diǎn)如下。
1)運(yùn)行費(fèi)用低?？筛鶕?jù)不同企業(yè)對(duì)脫硫精度的具體要求，選擇不同種類(lèi)的脫硫劑和流程，脫硫副產(chǎn)物回收后部分可循環(huán)使用;脫硫產(chǎn)物處理簡(jiǎn)便，能耗很低。
2)脫硫脫硝效率高(SO2>95%，NO>80%)，且同時(shí)實(shí)現(xiàn)除塵脫硫脫硝一體化，適應(yīng)更高的環(huán)保要求。
3)除塵脫硫脫硝合二為一，投資低、占地少。
4)低排放濁度。采用納米陶瓷收塵技術(shù)，可高效回收脫硫副產(chǎn)物，并可高效去除粒徑2μm以上的SO3 酸霧和其他細(xì)微氣溶膠，減低了出口排煙濁度，并滿(mǎn)足更嚴(yán)格的排放要求。
5)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，維護(hù)簡(jiǎn)便。
