沧州炼化针对高硫原油比例提高、焦化液化气产量增加等情况开展脱硫环保技术攻关。图为公司焦化脱硫装置在平稳运行。
根据炼焦环保新标准，烟气中二氧化硫排放要达到50毫克/标准立方米，氮氧化物排放要达到500毫克/标准立方米，但目前多数焦化企业烟气中二氧化硫含量已达450毫克/标准立方米，氮氧化物为1800毫克/标准立方米。同时，新标准对现有企业给出了两年多的过渡期，2015年后将执行新建企业排放限值标准。这对目前多数处于亏损状态的焦化企业无疑是又一个严峻的考验。焦化行业如何应对越来越高的环境标准?在技术储备、环境管理、标准制定等方面，其他行业的脱硫脱硝工作能为焦化企业提供哪些经验?
政策效应不断释放
随着我国炼焦技术、污染治理水平的提高，国内炼焦行业整体格局和水平发生了较大变化，环境质量的要求日益严格，这使得原有标准存在的问题逐渐显现，不能适应发展的需要。
记者近日从中国炼焦协会获悉，工信部正在组织协会专家修订焦化行业准入条件。此次修订将在准入条件中纳入最新的排放、能耗等标准。而早在去年8月，环境保护部和国家质检局就曾联合发布了修订后的炼焦环保标准，以取代1996年的《炼焦炉大气污染物排放标准》。
焦化行业的一位资深专家在接受记者采访时说，旧标准的适用范围为机械化炼焦炉和非机械化炼焦炉，但目前土焦和改良焦等非机械化焦炉已全部被取缔，捣固式热回收焦炉等新炉型应运而生;限于此前的污染控制水平，旧标准仅规定了气、水污染物的部分排放限值，未涵盖焦炭生产的全过程，也未对噪声和固废排放提出管理要求，这制约了先进污染治理技术的推广应用。
《炼焦工业污染物排放标准》(以下简称“标准”)正是在此基础上进行了修订完善。此次修订的主要内容包括：扩大标准的适用范围，炉型涵盖现有的所有焦炉，增加了水污染物的排放限值，涉及贮煤、备煤、装煤、推焦、熄焦、焦炉煤气净化等焦炭生产的全过程;增加了大气污染物有组织排放源的控制要求以及厂界无组织排放大气污染物的排放限值;增加了大气污染物、水污染物的排放管理规定和监测要求;增加了颗粒物、二氧化硫、3，4-苯并芘、苯、酚类、非甲烷总烃、氮氧化物、氰化氢等8项污染控制因子，大气污染物和废水污染物主要排放因子分别达到10项和12项。围绕《标准》的发布，全国各地都采取了强硬措施控制大气污染物排放。
前不久，记者从河北省唐山市重点项目观摩暨经济形势分析会上得知，为有效改善空气和水的质量。在确保首批199家污染企业全部拆除的基础上，市政府在8月底前将启动第二批污染企业关停取缔工作。进一步完善对钢铁、焦化等“两高一低”企业重点污染源的在线监控、视频监控，努力做到24小时运行，全天候巡查。
据了解，唐山市26家采用湿熄焦工艺的焦化企业在明年6月底前要全部改成干熄焦工艺，而将在8月底前出台的各类企业烟尘排放和脱硫脱硝标准也明确规定，对不达标企业实行断电停产整顿。
图为宁夏某焦化企业烟囱正在排放浓烟，造成周边环境污染。
火电经验值得借鉴
面对日益严格的排放要求，目前国内的环保技术能否帮助焦化企业达到国家的要求?一直从事焦炉烟气应用研究的廊坊市晋盛节能技术服务有限公司总经理赵跃告诉记者，烟气余热回收技术已经在焦化行业中得到运用，虽然脱硫脱硝技术在火电行业用的较多，但焦化行业的工况与火电行业相差很大，直接照搬是行不通的。
记者了解到，火电行业脱硫脱硝在技术成熟度、产业化基础及相关配套政策等方面具有一定优势，包括前端低氧燃烧、后端SCR等主流脱硝工艺已被多数企业掌握。“十一五”时期，我国90%以上的火电企业所采用石灰石—石膏脱硫工艺也逐渐被一种更体现循环经济理念的新型脱硫方法“氨法脱硫”取代。
“根据目前的市场趋势，氨法脱硫仍将保持20%~30%的增长速度。虽然氨法脱硫的市场份额目前低于石灰石—石膏法，但凭借其脱硫效率高、运行费用低等优势，‘十二五’时期将得到进一步推广。”江苏新世纪江南环保股份有限公司副总裁孙丰阁如是说。
据了解，2012年国内氨法脱硫工程招标合同总额为15亿元，而今年上半年合同总额就达到了10亿元，目前国内已有100多家企业投运或在建氨法脱硫工程。
在脱硝方面，北京工业大学环境与能源工程学院教授何洪认为，选择性催化还原(SCR)是当前氮氧化物减排的主流技术，但这个技术存在一个棘手的问题，就是要求烟气温度在350℃以上才能完成催化还原反应。而目前焦炉烟气温度普遍在250～300℃之间，因此开发低温SCR法技术成为了当务之急。
更重要的是，在焦化行业推进脱硫脱硝还要充分考虑成本因素。据介绍，投资一套脱硫脱硝装置，仅购买设备就要1500万～2000万元，而每年的设备运行费用还得400万～500万元，这对目前尚不景气的焦化企业来讲，可是一笔不小的开支。只有当政策施压限值与企业的承受能力相平衡时，焦化企业才会有实施的动力。
面对日益严厉的政策标准和迫近的政策期限，如何才能做到两者相宜呢?为此，赵跃提出了一个烟气余热回收与脱硫脱硝一体化的解决方案。
据了解，唐山达丰焦化公司、沂州能源集团、山西美锦集团等企业采用烟气余热生产蒸汽，记者从这些企业得知，从实施效果来看，吨焦化可生产0.8MPa饱和蒸汽0.09～0.1吨;生产的蒸汽量相当于焦化企业蒸汽需求量的1/4以上，这些蒸汽既可用于工业生产，也可以用于冬季采暖、夏季制冷，吨焦工序能耗至少可降低8千克标准煤，经济效益十分明显。按年产100万吨焦炭规模的焦炉测算，每台焦炉每年可产生蒸汽效益500万～800万元不等。
“采用焦炉烟气余热回收与脱硫脱硝一体化技术具有明显的成本优势。”赵跃这样描述该技术的适用性，“还是按100万吨焦炉产能分析，如果单纯搞脱硫脱硝，在国家没有出台相应优惠政策前，仅设备投资就要1500万元，每年运行费用约500万元。但如果装上余热回收装置，一年可回收余热投资，最多3年就可收回全部投资。这样焦化企业就有了脱硫脱硝的积极性了。
图为山东沂州能源股份有限公司八十万吨焦化烟气余热回收装置。
准入门槛不可或缺
廊坊市晋盛节能技术服务有限公司特聘环保专家马福林认为，一方面，焦化行业烟气余热回收技术是一个充满市场竞争的领域;另一方面，焦化行业的烟气脱硫脱硝又是一个环保装置，应当具有环保装置强制管理的一般属性。
由于烟气余热回收与脱硫脱硝设备的性质，尤其是余热回收采用的气包实质上就是一个压力容器。另外，脱硫脱硝采用高尘段布置的SCR工艺对焦炉以及反应器后的烟道、除尘器等都有影响，这就决定了余热回收、脱硫脱硝设备要同焦炉一样具有高可靠性，需要从事余热回收与脱硫脱硝的公司在具备相关技术、人才、经验、经济实力的同时，必须兼有热工专业知识和相关能力。
为避免恶性竞争，确保工程质量，提高运行可靠性与稳定性，马福林建议，由国家相关部门组织专家或委托行业协会对从事焦炉烟气余热回收及脱硫脱硝工程建设和相关产业领域的企业从注册资金、资质、业绩、市场信誉等方面设立行业准入门槛，制定准入办法，进行资格准入。
从事焦化行业余热回收、脱硫脱硝工程的总承包公司必须是具有法人资格的具有专利技术的公司。由于工程涉及的配套产品较多，所以，总承包公司一定要有集成创新技术，要有方案设计、融合创新能力、总装能力、运营能力。建议建立国家鼓励的余热回收及脱硫脱硝工艺设备名录制度，引导产业和技术的良性发展。依托国家实施环保技术管理体系建设工程，增强集成创新能力，在相关工艺设备方面实行优胜劣汰。通过发布国家鼓励或者限制发展的余热回收与脱硫脱硝装备目录，筛选推广质量较好设备，发展相关产业链。
此外，不少专家还建议，从焦化产业发展的基本要求出发，通过总结焦化行业余热回收产业化过程中和火电行业脱硫脱硝产业化发展中出现的问题，相关部门应及时提出焦化行业节能减排产业发展的指导思想，寻找符合中国国情的焦化产业节能减排技术路线和配套相应的经济政策及管理制度，为焦化行业节能减排提供坚实的技术支撑和政策保障，促进焦化产业的可持续发展。
诸多短板亟待弥补
尽管焦化行业烟气余热回收技术已经成熟，但如果将电力行业的脱硫脱硝技术运用到焦化行业，还有许多难题等待破解。
首先要考虑的因素是保证焦炉正常生产。近年来，随着我国焦炉向大型化、特大型高炉的快速发展，高炉的稳定操作对整个系统的生产与效益愈发重要。有的焦化企业技术改造后，大型高炉调整不顺，2个多月生产不正常，损失近10亿元。
其次就是现场工况的限制问题。老焦化企业在建设时都没有预留脱硫脱硝装置的位置。现在新建的装置放在哪里、地方是否够用都是现实的问题。这要求企业在结构设计时紧凑一些，脱硫脱硝装置最好能够二塔合一，这样不仅有效地利用了空间，同时还减少了投资费用。
此外，脱硫脱硝后副产物的处理也是关键的。尤其是焦化脱硝，由于烟气中的氮氧化物含量大，而一氧化氮又难溶于水，如果采用湿法脱除，必须通过加入氧化剂将其转化成二氧化氮等高价氮氧化物，通过洗涤等方式进行脱除。但一氧化氮在氧化成高价态氮氧化物的过程中，会生成硝酸和亚硝酸，如果处理不好进入排污系统，势必造成二次污染。
最后，焦化企业要做到达标排放，必须投入资金，上马治污设备，这无疑是使原本处于亏损的企业更加雪上加霜。
按照新标准，以100万吨焦化装置为例，达到新标准规定的污染物排放限值，现有企业废气污染控制环保投资及运行费用约2600万～3500万元，占总投资的8.5%～11.5%;达到新建企业限值要求，环保投资及运行费用约4000万～5500万元，占总投资的11%～15%。
谈及焦化企业污染控制现状，孙丰阁说：“现在让焦化企业消化这些成本确实很难。”国家在提高环境排放标准的同时，必须进行合理的价格输导，要把污染治理成本传导到产品价格和税收优惠中去，这样才能保证治污设施的建设与营运。
在采访中，一些专家还表示，要综合运用各种经济手段推进焦化企业脱硫脱硝工作，以最小的成本换取最大的环境效益。比如，政府收取的排污费要全部用于污染物的治理，尤其是用于老焦化厂的技改奖励、烟气治理奖励等。对一时不能实现国产化的设备要提供免税或减税措施;通过国家环保专项资金或中央预算内投资资金对现有焦化厂建设脱硫脱硝装置进行补助。此外，还可以借鉴电力行业对脱硫脱硝进行电价补贴的办法，以地区或地市为单元计算当地脱硫脱硝的平均成本，以平均成本和企业实际脱除的二氧化硫和氮氧化物量为依据，计算各焦化企业的烟气脱硫脱硝成本，然后通过一定方式支付给焦化企业。
与脱硫技术相比，国内焦化企业在脱硝领域刚刚起步，需要借鉴钢铁、电厂等领域的成功经验。图为广州钢厂脱硝装置。
