石墨化炉焙烧烟气治理是炭素行业的核心环保问题，其烟气成分复杂，以焦油（沥青烟）、粉尘（碳颗粒）、SO₂、NOₓ为主，具有高粘性、高浓度粉尘、酸性气体腐蚀等特点。以下从烟气特性分析、治理工艺选择、系统设计要点三方面梳理净化脱硫除尘系统方案。
一、石墨化炉焙烧烟气特性分析
二、治理工艺选择与核心设备
石墨化炉焙烧烟气治理需遵循“预处理除焦油→除尘→脱硫→脱硝”流程，重点解决焦油粘性堵塞、高浓度粉尘捕集、酸性气体脱除三大难题，具体工艺组合如下：
1. 第一步：预处理（除焦油+降温）
烟气中焦油（沥青烟）粘性大（粘度>500mPa·s），易附着在管道、设备内壁，需优先去除；同时高温（>300℃）会损坏后续脱硫设备，需降温至适宜温度。
推荐方案：
静电除焦油器（首选）：
原理：利用高压电场使焦油颗粒荷电并沉积在电极上；
适用场景：烟气温度200~400℃、焦油含量50~500mg/m³；
优势：除焦效率≥95%，可同步去除部分粉尘（效率30%~50%）；
注意：需控制烟气湿度（≤10%），避免放电短路；电极需定期清洗（周期≤7天）。
冷凝回收+喷淋塔（辅助）：
若焦油含量极高（>500mg/m³），可增设冷凝塔（降温至80~100℃），使焦油冷凝为液态，通过油水分离器回收；
剩余气相焦油通过碱液喷淋（NaOH溶液）中和溶解，进入废水处理系统。
降温措施：
烟气温度>400℃时，采用表面冷却器（喷淋循环水间接冷却）或热交换器（余热回收）降温至200~300℃（静电除焦油器最佳工作温度）。
2. 第二步：除尘（捕集碳颗粒粉尘）
预处理后烟气仍含高浓度粉尘（100~300g/m³），需高效捕集以满足排放要求。
推荐方案：
布袋除尘器（首选）：
滤料选型：需抗粘、耐高温（200℃以下），优先选PTFE覆膜滤料（抗粘性强）或P84针刺毡（耐高温）；
过滤风速：≤0.8m/min（避免粉尘穿透）；
清灰方式：脉冲喷吹（离线清灰，减少二次扬尘）；
原理：滤袋拦截粉尘，过滤精度高（出口粉尘浓度≤10mg/m³）；
选型要点：
优势：除尘效率高（≥99.9%），可回收碳颗粒（返回石墨化炉或作为燃料）；
注意：需定期清灰（周期≤48h），防止滤袋板结；布袋需做保温（外壁温度>露点温度15℃以上）。
电除尘器（辅助）：
若烟气含湿量低（<10%）、粉尘比电阻适中（10⁴~10¹¹Ω·cm），可增设电除尘器（效率≥99%），作为布袋除尘器的前级或后级。
3. 第三步：脱硫（SO₂脱除）
SO₂是主要酸性气体，需高效脱除以满足环保要求，工艺选择需考虑烟气成分（含焦油残留、粉尘）和脱硫效率。
推荐方案：
半干法脱硫（旋转喷雾干燥法，SDA）：
原理：将石灰浆（Ca(OH)₂）雾化后与烟气接触，SO₂与Ca(OH)₂反应生成CaSO₃/CaSO₄；
适用场景：烟气温度100~200℃（适合石墨化炉降温后的烟气）、SO₂浓度50~500mg/m³；
优势：脱硫效率≥90%，副产物为干粉（可综合利用）；
注意：需控制入口粉尘浓度（≤50mg/m³），避免喷枪堵塞；需定期清理干燥塔内壁结垢。
湿法脱硫（石灰石-石膏法）：
原理：SO₂被石灰石浆液吸收生成Ca(HSO₃)₂，氧化后结晶为CaSO₄·2H₂O；
适用场景：SO₂浓度高（>500mg/m³）、烟气量大的场景；
优势：脱硫效率≥95%，技术成熟；
注意：需增设除雾器（去除脱硫后水雾），防止下游设备腐蚀；焦油残留需在脱硫前彻底去除（避免浆液乳化）。
干法脱硫（炉内喷钙+活性炭吸附）：
原理：炉内喷入石灰石粉（CaCO₃），高温分解为CaO，与SO₂反应；活性炭吸附SO₂；
适用场景：烟气温度高（>800℃）、需协同脱硝；
优势：无废水产生，副产物可综合利用；
注意：脱硫效率较低（≤70%），需与湿法/半干法联用。
4. 第四步：脱硝（NOₓ脱除）
若烟气NOₓ浓度>300mg/m³（如高温焙烧工况），需增设脱硝工艺。
推荐方案：
SNCR（选择性非催化还原）：
原理：在800~1200℃高温区喷入尿素/氨水，与NOₓ反应生成N₂和H₂O；
适用场景：烟气温度高（适合石墨化炉出口未降温前的烟气）、NOₓ浓度100~800mg/m³；
优势：投资低，运行简单；
注意：需控制反应温度（偏差±50℃效率下降50%），氨逃逸需≤8mg/m³。
SCR（选择性催化还原）：
原理：在200~400℃低温区喷入氨水，经催化剂（V₂O₅-WO₃/TiO₂）催化反应生成N₂和H₂O；
适用场景：NOₓ浓度高（>500mg/m³）、烟气量稳定的场景；
优势：脱硝效率≥90%；
注意：需增设加热装置（维持催化剂活性温度），投资和运行成本高。
三、治理系统设计要点
工艺组合优化：
典型流程：石墨化炉烟气→静电除焦油器（除焦+降温）→布袋除尘器（除尘）→半干法脱硫塔（脱硫）→SCR脱硝（脱硝）→排放；
协同控制：若烟气含湿量高（>15%），脱硫后增设湿式电除尘器（协同除雾+除尘）；若焦油含量极高，预处理增加冷凝回收+碱洗塔。
材料与设备选型：
静电除焦油器：材质选Q235B（内壁涂覆耐酸胶泥防腐），电晕线选芒刺线（高效放电）；
布袋除尘器：滤袋选PTFE覆膜（抗粘），花板选316L不锈钢（耐腐蚀）；
脱硫塔：材质选玻璃钢（FRP）或316L不锈钢（防酸腐蚀），喷淋层设3~5层（提高覆盖率）。
监测与运维：
静电除焦油器：定期清洗电极（每周1次），检查绝缘箱温度（控制在80~100℃）；
布袋除尘器：定期清灰（每48小时1次），监测滤袋压差（异常时及时更换）；
脱硫系统：定期清理喷淋层喷嘴（每月1次），监测浆液pH值（控制在5.5~6.5）；
在线监测：安装颗粒物、SO₂、NOₓ、O₂在线监测仪，实时监控排放浓度（需符合GB 30485）；
设备维护：
废水处理：脱硫废水含重金属（Pb²⁺、Cd²⁺），需经中和+沉淀+过滤处理后回用或委托危废处理（HW49）。
四、典型案例参考
某年产5万吨石墨电极厂：
烟气参数：温度300℃，风量20万m³/h，粉尘浓度200g/m³，焦油含量300mg/m³，SO₂浓度200mg/m³，NOₓ浓度400mg/m³。
治理方案：
烟气→静电除焦油器（除焦效率95%，温度降至200℃）→脉冲布袋除尘器（滤料PTFE覆膜，粉尘浓度≤10mg/m³）→半干法脱硫塔（脱硫效率92%，SO₂≤16mg/m³）→SCR脱硝（脱硝效率85%，NOₓ≤60mg/m³）→排放（符合GB 30485）。
某石墨化炉扩建项目（含焦油回收）：
烟气参数：温度400℃，风量30万m³/h，焦油含量800mg/m³，粉尘浓度400g/m³，SO₂浓度400mg/m³。
治理方案：
烟气→表面冷却器（降温至250℃）→冷凝塔（焦油回收率80%）→静电除焦油器（除焦效率90%）→布袋除尘器（粉尘浓度≤15mg/m³）→湿法脱硫塔（脱硫效率95%，SO₂≤20mg/m³）→SNCR脱硝（脱硝效率70%，NOₓ≤90mg/m³）→排放。
五、总结
石墨化炉焙烧烟气治理需“除焦→除尘→脱硫→脱硝”协同控制，核心是根据烟气特性（焦油含量、温度、粉尘浓度）选择适配工艺：
高粘性焦油：优先静电除焦油器+冷凝回收；
高浓度粉尘：布袋除尘器（PTFE覆膜滤料）；
SO₂脱除：半干法（低硫）或湿法（高硫）；
NOₓ脱除：SNCR（高温）或SCR（低温）。
同时需注重源头控制（如使用低硫焦、优化焙烧工艺降低NOₓ生成）和资源化利用（焦油回收、脱硫石膏综合利用），确保长期稳定达标排放。
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