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11

2019

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06

浅析控制焦炉烟气污染物排放的几种方法


一、焦炉烟气中污染物的种类在目前的冶金行业中,焦炉是造成大气污染最严重的设备之一。我国大多数焦炉使用的是焦炉煤气加热方式,其烟囱会排放大量的污染物,其成分复杂,主要含有氮氧化物(NOX)、二氧化硫(SO2)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、硫化氢(H2S)、氰化氢(HCN)、残氨、酚以及煤尘、焦油等。面对日益严峻的环保压力,近年来我国对环境污染问题越来越重视,对烟气排放和节能降耗的要求越来越

一、焦炉烟气中污染物的种类

在目前的冶金行业中,焦炉是造成大气污染最严重的设备之一。我国大多数焦炉使用的是焦炉煤气加热方式,其烟囱会排放大量的污染物,其成分复杂,主要含有氮氧化物(NOX)、二氧化硫(SO2)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)、硫化氢(H2S)、氰化氢(HCN)、残氨、酚以及煤尘、焦油等。

面对日益严峻的环保压力,近年来我国对环境污染问题越来越重视,对烟气排放和节能降耗的要求越来越严格,特别是《炼焦化学工业污染物排放标准》( GB16171—2012) 的颁布实施,第一次将焦炉排放的NOX列为我国焦化企业大气污染物排放的控制指标,并对颗粒物和二氧化硫的排放提出了更严格的要求,要求所有企业在2015年1月1日之后,焦炉烟囱排放二氧化硫小于50mg/m3,NOX小于500mg/m3(机焦),颗粒物小于50mg/m3。此排放标准的出台不仅有效减少了焦炉污染物的排放,也有力地推动了炼焦生产工艺和污染治理技术的研发。

由于在《炼焦化学工业污染物排放标准》( GB16171—2012)中明确规范了焦炉烟囱中二氧化硫、氮氧化物以及颗粒物的排放标准,因此,减少焦炉烟气污染物排放的关键就在于加强对这三种污染物排放的控制。

二、焦炉烟气中氮氧化物的控制

对焦炉烟气内的氮氧化物进行控制主要是从其燃烧过程与终端治理两方面进行,其中在燃烧过程中对NOX进行控制的常见措施包括废弃循环、分段加热以及对实际燃烧温度进行控制等措施;

对焦炉烟气内NOX进行终端治理的措施常见的是SCR脱硝法,由于焦炉烟气温度偏低,一般在220℃-270℃,采用SCR脱硝技术处理成本较高,会增加焦化企业的经济投入负担,并且对使用的煤气类型也有一定要求,因此,不能大范围推广与应用。所以,以下主要分析燃烧过程中对焦炉烟气内的NOX进行控制的常规措施。

1废气循环技术

现阶段,对焦炉炼焦过程中烟气内的NOX进行控制时,使用最多的就是废气循环措施。废弃循环其实是一种低NOX燃烧技术,这种燃烧技术可以在空气预热器之前抽取部分低温烟气,将这部分低温烟气直接送入炉膛内,或者将这部分低温烟气直接掺入一次风中或者二次风中。

这种燃烧技术的应用原理主要是:烟气在吸热过程与对氧气的稀释作用会使炉膛内的燃烧速度与温度降低,可以有效抑制热力型NOX的生成。使用废气循环技术能够大大降低煤气内的可燃成分与空气中的氧气浓度,同时能够加快气流的速度,可以拉长火焰,对确保焦饼的上下加热的均匀性十分有利,并且能够有效改善焦炭质量,在一定程度上能够缩短结焦时间,在增加产量的同时降低热量消耗。

需要注意的是,废气循环技术适用于含氮量较低的燃料中,可以有效降低焦炉烟气内的含氮量。经过试验发现,将烟气再循环量控制在10%-20%之间燃烧效率最佳,如果烟气再循环量超过30%,就会使燃烧效率降低。

2分段加热技术

分段加热控制技术通常应用在空气分段过程中,以及空气与贫煤气的分段供给加热过程中。另外,在7米以上的大型焦炉内使用分段加热技术也比较普遍,主要是因为焦炉较大时,使用分段加热技术可以确保焦炉内的受热均匀,从而保证燃烧效率。

三、实际燃烧温度进行控制

目前,大多数焦炉使用的是高炉煤气或者混合煤气进行加热,这些加热煤气在燃烧过程中生产的NOX主要为温度热力型NOX。如果空气过剩系数为1.1,而空气预热温度达到1100℃时,理论上高炉煤气的燃烧温度应该为2150℃,但是实际的火道温度值与测定温度值之间大约相差200℃,而燃烧温度降低,实际燃烧温度处于理论燃烧温度与测定火值温度之间,这种温度环境很容易使焦炉烟气生成大量的NOX。

因此,必须对实际燃烧温度进行有效控制,通常可以采用降低火道温度、改变焦炉煤气组分、降低空气过剩系数以及优化焦炉热工制度等方式降低实际燃烧温度。但是,在实际控制过程中,火道温度与焦炉煤气组成是无法改变的,因此,只能通过降低空气过剩系数与优化焦炉热工制度的方式对实际燃烧温度进行控制。

SCR脱硝,脱硝技术