焦爐煙氣污染物排放的控制-煙氣監測廠家編輯部

作者：王慶永楊逢庭
來源(yuan)：《中國化工貿易(yi)·中旬刊》2017年第11期(qi)

 

        摘要：煙道氣中(zhong)SO2和NOx是(shi)大氣的(de)主(zhu)要污染(ran)物。SO2是(shi)造(zao)成酸雨(yu)的主要因(yin)素(su)；NOx是(shi)形成酸雨酸霧(wu)的(de)主要污(wu)染物，同時破壞臭氧層，形成光化(hua)學煙(yan)霧(wu)，對人體(ti)具有致毒作用。因此，控制(zhi)焦爐(lu)煙(yan)氣(qi)SO2和NOx排放達標是(shi)重(zhong)要(yao)研究方向。本文就對焦爐煙氣污染物排放的控制(zhi)進(jin)行分析和探討。

 

        關鍵詞：焦爐煙氣；污染物；排放；控制

 

        1二氧化硫(liu)來源(yuan)分析

 

        焦(jiao)(jiao)爐(lu)加熱用煤氣(qi)大多采(cai)用焦(jiao)(jiao)爐(lu)煤氣(qi)，鋼鐵聯合企業也使(shi)用高爐(lu)煤氣(qi)。焦(jiao)(jiao)爐(lu)煤氣(qi)經(jing)過凈(jing)化處理后回焦(jiao)(jiao)爐(lu)燃(ran)燒，凈(jing)煤氣(qi)中(zhong)H2S質(zhi)量濃度根據脫硫(liu)工藝不(bu)同(tong)大致可以分為≤200mg/m3、≤20mg/m3兩類，有機硫質量濃度為170～250mg/m3。可見，當凈煤氣中H2S含量為(wei)200mg/m3時，排放SO2濃度已超過限制標準；當H2S含量控(kong)制在(zai)20mg/m3以下時，H2S對排放SO2濃度(du)影響(xiang)很(hen)小(xiao)，有機硫(liu)含量是(shi)導致(zhi)排放超標的主要(yao)因素。目前(qian)焦爐煤氣脫硫(liu)工(gong)藝(yi)只針(zhen)對H2S有脫(tuo)除作用，不會脫(tuo)除煤氣(qi)中的有機(ji)硫(liu)，但可(ke)以通過(guo)優化洗脫(tuo)苯(ben)工藝(yi)將有機(ji)硫(liu)濃度降至(zhi)100mg/m3以下。高爐(lu)煤氣H2S含量為10～20mg/m3，燃燒高(gao)爐煤氣產(chan)生SO2排放量不超過(guo)21.39mg/m3，小(xiao)于限制(zhi)排放標準。

        焦(jiao)爐爐體竄(cuan)漏(lou)會導致炭化室荒煤氣(qi)進入燃燒(shao)室燃燒(shao)生(sheng)成SO2。荒煤氣中H2S含量主要取決于入爐(lu)煤(mei)(mei)的全(quan)硫含量，煤(mei)(mei)中15%～35%硫(liu)轉入到荒煤氣，其中95%以(yi)上(shang)以(yi)H2S形式存在，為(wei)便(bian)于(yu)計算荒煤氣(qi)中硫化物以H2S計，含量(liang)為5500～13000mg/m3，干(gan)煤煤氣產率320m3/t，若竄漏率為1%，則(ze)竄漏荒煤氣(qi)中H2S燃燒生成的SO2為50～120mg/m3，遠超過限制排放標準。

 

        2焦爐煙氣(qi)氮氧化物的來(lai)源

 

        一般(ban)情(qing)況下，焦(jiao)爐(lu)(lu)主(zhu)要利用焦(jiao)爐(lu)(lu)煤氣、高爐(lu)(lu)煤氣或者二者的混(hun)合煤氣來作熱(re)源(yuan)對(dui)煤炭進(jin)行干(gan)餾。如果(guo)單獨采用焦(jiao)爐(lu)(lu)煤氣加熱(re)，由于其可燃(ran)(ran)成(cheng)分濃度高、燃(ran)(ran)燒速度快、火(huo)焰短而(er)亮、燃(ran)(ran)燒時火(huo)焰局部(bu)溫度高、提供一定熱(re)量(liang)所需煤氣量(liang)少、加熱(re)系統阻(zu)力(li)小(xiao)、煉焦(jiao)耗熱(re)量(liang)低(di)，產生的熱(re)力(li)型NOx比高爐煤(mei)氣多。同時，由于焦爐煤(mei)氣中(zhong)含有未處(chu)理干凈的焦油、萘，除易堵塞管道外，還會產(chan)生燃料(liao)型NOx，這使得只采(cai)用焦爐(lu)煤氣作(zuo)熱源(yuan)的焦爐(lu)所生成的NOx一般都高于(yu)500mg/m3。高爐(lu)煤氣(qi)不可燃燒成(cheng)分(fen)約占70%，故(gu)熱(re)值低、提供一(yi)定的熱(re)量所需煤氣多、燃燒(shao)速度慢、火焰長、高向加熱(re)均(jun)勻性(xing)好。若單獨采(cai)用高爐(lu)煤氣，則基本(ben)不產生燃料(liao)型(xing)NOx。因(yin)此，在相同條件(jian)下，采用(yong)焦爐煤(mei)氣(qi)加熱(re)比采用(yong)高爐煤(mei)氣(qi)加熱(re)所(suo)產生的NOx要多。但是，高(gao)爐(lu)煤氣(qi)必須預熱至1000℃以(yi)上，才能滿足燃燒室溫度要求(qiu)，且(qie)廢氣量(liang)較(jiao)多、耗(hao)熱(re)量(liang)高、加熱(re)系統阻力大。

        據了解，當焦(jiao)爐加熱(re)立火道溫度在(zai)1300～1350℃、溫差(cha)為±10℃時，NOx生成量在±30mg/m3波動(dong)。燃燒溫度(du)對溫度(du)熱力型NOx生成有(you)決定性作用，當燃(ran)燒溫度高于1600℃時，NOx生(sheng)成量(liang)按指(zhi)數規(gui)律迅速增加(jia)。可見焦爐煙氣中(zhong)的氮氧化物主要是溫度熱力型。

 

        3焦爐煙氣氮氧化物的控(kong)制

 

        減少NOx排放主要控制(zhi)熱力型NOx及少量燃料型NOx，主要(yao)控制措施包括(kuo)：采用高(gao)(gao)爐煤氣(qi)加(jia)(jia)熱；降(jiang)(jiang)低火(huo)道溫(wen)度(du)(du)；降(jiang)(jiang)低空(kong)氣(qi)過剩系數，采用廢氣(qi)循環(huan)和分段加(jia)(jia)熱技術；加(jia)(jia)強焦爐維護，減少焦爐竄漏。當立火(huo)道溫(wen)度(du)(du)不高(gao)(gao)于1250℃，采(cai)用廢氣循(xun)環、分(fen)段加熱技術后，燃燒高溫區溫度小于1750℃，生成的NOx不高(gao)于500mg/m3。但(dan)對于特別排放地區，很(hen)難(nan)滿足NOx≤150mg/m3的限制排放標準，只能(neng)采取(qu)末端治理(li)的方法。

 

        4焦(jiao)爐(lu)煙氣(qi)二氧(yang)化硫(liu)的控(kong)制(zhi)

 

        SO2的(de)(de)排放量(liang)取決于(yu)加熱煤氣的(de)(de)種類，當使用高爐(lu)煤氣加熱時(shi)，因高爐(lu)煤氣含硫(liu)量(liang)低，所以廢氣中SO2含量(liang)不高(gao)。如(ru)果使用焦爐(lu)煤(mei)氣，那么焦爐(lu)煤(mei)氣中含有一定量(liang)的H2S以及有機硫，最后會(hui)變成SO2排放(fang)。有(you)資(zi)料顯(xian)示，焦爐煤氣在脫硫以后，其(qi)中(zhong)H2S的含量仍有20～800mg/m3。而焦爐荒(huang)煤氣中有(you)機硫(liu)總(zong)質量(liang)濃度為500～900mg/m3，其(qi)中含硫(liu)質(zhi)量濃(nong)度(du)為300～600mg/m3。在焦爐(lu)煤氣凈化過程中(zhong)，幾(ji)乎所有(you)工序(xu)都有(you)脫除(chu)(chu)有(you)機硫化物的(de)作用，且工藝過程條件越適(shi)合有(you)機硫化物的(de)脫除(chu)(chu)，其脫除(chu)(chu)率(lv)也(ye)越高。

        焦爐(lu)爐(lu)體串漏導致荒煤氣中的硫(liu)化(hua)物從炭化(hua)室經爐(lu)墻縫隙(xi)串漏至燃(ran)燒(shao)室，并燃(ran)燒(shao)生成SO2，使得焦爐煙囪廢氣(qi)中(zhong)SO2濃度升高。荒(huang)煤(mei)氣含硫化(hua)物（以H2S為主(zhu)）總質量濃度一(yi)般為6500～10000mg/m3，是凈(jing)化后煤氣中硫含量的15～25倍(bei)。由于混合煤(mei)氣(qi)中焦爐煤(mei)氣(qi)比例較低，此時的SO2主要來源于(yu)爐體串漏的荒煤(mei)氣，特別是運行壽命(ming)到(dao)達中后期的焦爐，爐體串漏處較多，會導致煙氣中SO2的含量較高。因此(ci)加強焦(jiao)爐日常維護，減少爐體(ti)串(chuan)漏(lou)是(shi)減少SO2排(pai)放的(de)主要(yao)措施。

 

        5結(jie)語

 

        目前，我國大多數焦(jiao)爐(lu)，特別是采用焦(jiao)爐(lu)煤氣加(jia)熱的焦(jiao)爐(lu)，煙囪排放的NOx一(yi)般高于500mg/m3。焦化企業若要降低焦爐煙氣中NOx排(pai)放，在不采用(yong)末端(duan)治(zhi)理的情(qing)況下，應該控制(zhi)焦爐(lu)立火道溫度，控制(zhi)空氣過剩系數，采用(yong)高爐(lu)煤(mei)氣或者混合(he)煤(mei)氣加熱，能(neng)使焦爐(lu)煙氣排(pai)放達(da)標。

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