焦?fàn)t煙氣污染物排放的控制-煙氣監(jiān)測(cè)廠家編輯部

作者：王慶永楊逢庭
來源：《中國化工貿(mào)易·中旬刊》2017年第11期

 

        摘要：煙道氣中SO2和NOx是大氣的主要污染物。SO2是造成酸雨的主要因素；NOx是形成酸雨酸霧的主要污染物，同時(shí)破壞臭氧層，形成光化學(xué)煙霧，對(duì)人體具有致毒作用。因此，控制焦?fàn)t煙氣SO2和NOx排放達(dá)標(biāo)是重要研究方向。本文就對(duì)焦?fàn)t煙氣污染物排放的控制進(jìn)行分析和探討。

 

        關(guān)鍵詞：焦?fàn)t煙氣；污染物；排放；控制

 

        1二氧化硫來源分析

 

        焦?fàn)t加熱用煤氣大多采用焦?fàn)t煤氣，鋼鐵聯(lián)合企業(yè)也使用高爐煤氣。焦?fàn)t煤氣經(jīng)過凈化處理后回焦?fàn)t燃燒，凈煤氣中H2S質(zhì)量濃度根據(jù)脫硫工藝不同大致可以分為≤200mg/m3、≤20mg/m3兩類，有機(jī)硫質(zhì)量濃度為170～250mg/m3。可見，當(dāng)凈煤氣中H2S含量為200mg/m3時(shí)，排放SO2濃度已超過限制標(biāo)準(zhǔn)；當(dāng)H2S含量控制在20mg/m3以下時(shí)，H2S對(duì)排放SO2濃度影響很小，有機(jī)硫含量是導(dǎo)致排放超標(biāo)的主要因素。目前焦?fàn)t煤氣脫硫工藝只針對(duì)H2S有脫除作用，不會(huì)脫除煤氣中的有機(jī)硫，但可以通過優(yōu)化洗脫苯工藝將有機(jī)硫濃度降至100mg/m3以下。高爐煤氣H2S含量為10～20mg/m3，燃燒高爐煤氣產(chǎn)生SO2排放量不超過21.39mg/m3，小于限制排放標(biāo)準(zhǔn)。

        焦?fàn)t爐體竄漏會(huì)導(dǎo)致炭化室荒煤氣進(jìn)入燃燒室燃燒生成SO2。荒煤氣中H2S含量主要取決于入爐煤的全硫含量，煤中15%～35%硫轉(zhuǎn)入到荒煤氣，其中95%以上以H2S形式存在，為便于計(jì)算荒煤氣中硫化物以H2S計(jì)，含量為5500～13000mg/m3，干煤煤氣產(chǎn)率320m3/t，若竄漏率為1%，則竄漏荒煤氣中H2S燃燒生成的SO2為50～120mg/m3，遠(yuǎn)超過限制排放標(biāo)準(zhǔn)。

 

        2焦?fàn)t煙氣氮氧化物的來源

 

        一般情況下，焦?fàn)t主要利用焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣或者二者的混合煤氣來作熱源對(duì)煤炭進(jìn)行干餾。如果單獨(dú)采用焦?fàn)t煤氣加熱，由于其可燃成分濃度高、燃燒速度快、火焰短而亮、燃燒時(shí)火焰局部溫度高、提供一定熱量所需煤氣量少、加熱系統(tǒng)阻力小、煉焦耗熱量低，產(chǎn)生的熱力型NOx比高爐煤氣多。同時(shí)，由于焦?fàn)t煤氣中含有未處理干凈的焦油、萘，除易堵塞管道外，還會(huì)產(chǎn)生燃料型NOx，這使得只采用焦?fàn)t煤氣作熱源的焦?fàn)t所生成的NOx一般都高于500mg/m3。高爐煤氣不可燃燒成分約占70%，故熱值低、提供一定的熱量所需煤氣多、燃燒速度慢、火焰長(zhǎng)、高向加熱均勻性好。若單獨(dú)采用高爐煤氣，則基本不產(chǎn)生燃料型NOx。因此，在相同條件下，采用焦?fàn)t煤氣加熱比采用高爐煤氣加熱所產(chǎn)生的NOx要多。但是，高爐煤氣必須預(yù)熱至1000℃以上，才能滿足燃燒室溫度要求，且廢氣量較多、耗熱量高、加熱系統(tǒng)阻力大。

        據(jù)了解，當(dāng)焦?fàn)t加熱立火道溫度在1300～1350℃、溫差為±10℃時(shí)，NOx生成量在±30mg/m3波動(dòng)。燃燒溫度對(duì)溫度熱力型NOx生成有決定性作用，當(dāng)燃燒溫度高于1600℃時(shí)，NOx生成量按指數(shù)規(guī)律迅速增加。可見焦?fàn)t煙氣中的氮氧化物主要是溫度熱力型。

 

        3焦?fàn)t煙氣氮氧化物的控制

 

        減少NOx排放主要控制熱力型NOx及少量燃料型NOx，主要控制措施包括：采用高爐煤氣加熱；降低火道溫度；降低空氣過剩系數(shù)，采用廢氣循環(huán)和分段加熱技術(shù)；加強(qiáng)焦?fàn)t維護(hù)，減少焦?fàn)t竄漏。當(dāng)立火道溫度不高于1250℃，采用廢氣循環(huán)、分段加熱技術(shù)后，燃燒高溫區(qū)溫度小于1750℃，生成的NOx不高于500mg/m3。但對(duì)于特別排放地區(qū)，很難滿足NOx≤150mg/m3的限制排放標(biāo)準(zhǔn)，只能采取末端治理的方法。

 

        4焦?fàn)t煙氣二氧化硫的控制

 

        SO2的排放量取決于加熱煤氣的種類，當(dāng)使用高爐煤氣加熱時(shí)，因高爐煤氣含硫量低，所以廢氣中SO2含量不高。如果使用焦?fàn)t煤氣，那么焦?fàn)t煤氣中含有一定量的H2S以及有機(jī)硫，最后會(huì)變成SO2排放。有資料顯示，焦?fàn)t煤氣在脫硫以后，其中H2S的含量仍有20～800mg/m3。而焦?fàn)t荒煤氣中有機(jī)硫總質(zhì)量濃度為500～900mg/m3，其中含硫質(zhì)量濃度為300～600mg/m3。在焦?fàn)t煤氣凈化過程中，幾乎所有工序都有脫除有機(jī)硫化物的作用，且工藝過程條件越適合有機(jī)硫化物的脫除，其脫除率也越高。

        焦?fàn)t爐體串漏導(dǎo)致荒煤氣中的硫化物從炭化室經(jīng)爐墻縫隙串漏至燃燒室，并燃燒生成SO2，使得焦?fàn)t煙囪廢氣中SO2濃度升高。荒煤氣含硫化物（以H2S為主）總質(zhì)量濃度一般為6500～10000mg/m3，是凈化后煤氣中硫含量的15～25倍。由于混合煤氣中焦?fàn)t煤氣比例較低，此時(shí)的SO2主要來源于爐體串漏的荒煤氣，特別是運(yùn)行壽命到達(dá)中后期的焦?fàn)t，爐體串漏處較多，會(huì)導(dǎo)致煙氣中SO2的含量較高。因此加強(qiáng)焦?fàn)t日常維護(hù)，減少爐體串漏是減少SO2排放的主要措施。

 

        5結(jié)語

 

        目前，我國大多數(shù)焦?fàn)t，特別是采用焦?fàn)t煤氣加熱的焦?fàn)t，煙囪排放的NOx一般高于500mg/m3。焦化企業(yè)若要降低焦?fàn)t煙氣中NOx排放，在不采用末端治理的情況下，應(yīng)該控制焦?fàn)t立火道溫度，控制空氣過剩系數(shù)，采用高爐煤氣或者混合煤氣加熱，能使焦?fàn)t煙氣排放達(dá)標(biāo)。

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