廢氣辦理分析焦?fàn)t煙氣污染物排放及操控:
介紹了發(fā)生進程的首要污染物及其排放特征,綜述了焦?fàn)t煙氣污染物排放焦?fàn)t煙氣氮氧化物的構(gòu)成機理及操控辦法。
焦?fàn)t是冶金行業(yè)中造成大氣污染最嚴(yán)重的設(shè)備之一。焦?fàn)t排放的污染物成分雜亂,含有氮氧化物(NOx)、二氧化硫、一氧化碳、二氧化碳、硫化氫、氰化氫、殘氨、酚以及煤塵、焦油等。2012年6月27日發(fā)布的《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB16171-2012),第一次將焦?fàn)t排放的NOx列為我國焦化企業(yè)大氣污染物排放的操控指標(biāo),并對顆粒物和二氧化硫的排放提出了更嚴(yán)厲的要求,要求所有企業(yè)自2015年1月1日起,焦?fàn)t煙囪排放二氧化硫小于50mg/m3,NOx小于500mg/m3(機焦),顆粒物小于50mg/m3。
現(xiàn)在,關(guān)于新建的焦?fàn)t,煉焦工業(yè)污染物排放并非難以合格??墒?,對運轉(zhuǎn)了十幾年或許二十年,壽數(shù)現(xiàn)已達到中后期的焦?fàn)t,這將是嚴(yán)峻的檢測。我國大多數(shù)焦?fàn)t,特別是選用焦?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)若要下降焦?fàn)t煙氣中NOx排放,在不選用結(jié)尾辦理的情況下,應(yīng)該操控焦?fàn)t立火道溫度,操控空氣過剩系數(shù),選用高爐煤氣或許混合煤氣加熱,能使焦?fàn)t煙氣排放合格。此外,還要加強對焦?fàn)t的日常保護辦理,削減爐體串漏,能最大限度地削減燃料型氮氧化物生成和二氧化硫排放。
焦?fàn)t煙氣氮氧化物的構(gòu)成機理
焚燒進程中氮氧化物構(gòu)成機理可分3種:一是由大氣中的氮在高溫下構(gòu)成的溫度熱力型NOx;二是在低溫火焰中,因為含碳自由基的存在而生成的瞬時型NOx;三是燃料中固定氮生成的燃料型NOx。
一般情況下,焦?fàn)t首要利用焦?fàn)t煤氣、高爐煤氣或許二者的混合煤氣來做熱源對煤炭進行干餾。假如獨自選用焦?fàn)t煤氣加熱,因為其可燃成分濃度高、焚燒速度快、火焰短而亮、焚燒時火焰局部溫度高、供應(yīng)必定熱量所需煤氣量少、加熱體系阻力小、煉焦耗熱量低,發(fā)生的熱力型NOx比高爐煤氣多。一起,因為焦?fàn)t煤氣中含有未處理潔凈的焦油、萘,除易堵塞管道外,還會發(fā)生燃料型NOx,這使得只選用焦?fàn)t煤氣做熱源的焦?fàn)t所生成的NOx一般都高于500mg/m3。
高爐煤氣不行焚燒成分約占70%,故熱值低、供應(yīng)必定的熱量所需煤氣多、焚燒速度慢、火焰長、高向加熱均勻性好。若獨自選用高爐煤氣,則基本不發(fā)生燃料型NOx。因而,在相同條件下,選用焦?fàn)t煤氣加熱比選用高爐煤氣加熱所發(fā)生的NOx要多。可是,高爐煤氣有必要預(yù)熱至1000℃以上,才能滿意焚燒室溫度要求,且廢氣量較多、耗熱量高、加熱體系阻力大。為使高爐煤氣加熱順暢,鋼鐵企業(yè)常選用焦?fàn)t煤氣與高爐煤氣的混合煤氣(焦?fàn)t煤氣含量為2%~5%)。
據(jù)了解,當(dāng)焦?fàn)t加熱立火道溫度在1300℃~1350℃、溫差為±10℃時,NOx生成量在±30mg/m3動搖。焚燒溫度對溫度熱力型NOx生成有決定性效果,當(dāng)焚燒溫度高于1600℃時,NOx生成量按指數(shù)規(guī)則敏捷添加??梢?,焦?fàn)t煙氣中的氮氧化物首要是溫度熱力型。
把焦?fàn)t煙氣氮氧化物的操控:
焚燒廢氣的NOx排放操控技能可分為兩類:第一類是在焚燒進程中按捺NOx生成的技能,第二類是焚燒后終端辦理。
終端辦理現(xiàn)在最常用的辦法是SCR脫硝法,但處理成本昂揚,企業(yè)難以承受。該辦法對運用純焦?fàn)t煤氣做熱源的煉焦企業(yè)有必定的運轉(zhuǎn)空間??墒乾F(xiàn)在,SCR脫硝法最老練的工藝首要應(yīng)用在電廠煙氣脫硝,其所需催化劑活性區(qū)間一般在300℃以上,比焦?fàn)t煙囪排放的煙氣溫度要高,假如焦?fàn)t煙氣要選用SCR脫硝法,需求催化劑活性區(qū)間小于250℃。
關(guān)于運用高爐煤氣或混合煤氣做熱源的煉焦企業(yè),選用合理的焚燒進程中操控NOx技能基本能達到國家標(biāo)準(zhǔn),并不需求選用結(jié)尾辦理技能。其間,廢氣循環(huán)、分段加熱、操控實踐焚燒溫度以及將它們相結(jié)合的復(fù)合技能等都是能下降焚燒廢氣中NOx含量的有用辦法。
廢氣循環(huán) 是現(xiàn)在運用較多的低NOx焚燒技能。該技能是在空氣預(yù)熱器前抽取一部分低溫?zé)煔庵苯铀腿霠t膛,或許摻入一次風(fēng)或二次風(fēng)中。因煙氣的吸熱和對氧氣的稀釋效果會下降焚燒速度和爐內(nèi)溫度,從而按捺了熱力型NOx的生成。
立火道選用廢氣循環(huán)可以下降煤氣中可燃成分和空氣中氧的濃度,并加快氣流速度,從而拉長火焰,這有利于焦餅上下加熱均勻、改善焦炭質(zhì)量、縮短結(jié)焦時刻、添加產(chǎn)值并下降耗熱量。廢氣循環(huán)法適用于含氮量低的燃料,降氮效果最高達25%。經(jīng)歷標(biāo)明,煙氣再循環(huán)量一般操控在10%~20%,若超越30%,焚燒效率則會下降。
分段加熱 該技能一般是只用空氣分段,或空氣和貧煤氣分段供應(yīng)加熱。選用分段加熱的一般都是7米以上焦?fàn)t,因為焦?fàn)t較大,分段加熱可以使焦?fàn)t受熱更均勻。
操控實踐焚燒溫度。焦?fàn)t運用高爐煤氣或混合煤氣加熱,焚燒進程中所生成的首要是溫度熱力型NOx。當(dāng)空氣過剩系數(shù)α=1.1,空氣預(yù)熱到1100℃時,高爐煤氣理論焚燒溫度為2150℃,實踐焚燒溫度比測定的火道溫度相差200℃左右,焚燒溫度稍有衰減,實踐焚燒溫度介于理論焚燒溫度和測定火道溫度之間,這就為NOx的生成供應(yīng)了適合的高溫環(huán)境。
一般情況下,可經(jīng)過下降火道溫度、改動焦?fàn)t煤氣組分、下降空氣過剩系數(shù)、優(yōu)化焦?fàn)t熱工制度來下降焚燒溫度??墒?,下降火道溫度在必定條件下無法改動,焦?fàn)t煤氣組分一般無法改動,而下降空氣過剩系數(shù)和優(yōu)化焦?fàn)t熱工制度可在生產(chǎn)進程中不斷調(diào)整,因而,這兩點特別是操控空氣過剩系數(shù)可在實踐生產(chǎn)中做到。
廢氣循環(huán)與分段加熱技能是在規(guī)劃焦?fàn)t時就現(xiàn)已規(guī)劃完成。關(guān)于運轉(zhuǎn)多年的焦?fàn)t,爐體結(jié)構(gòu)、加熱方法等條件已固定?,F(xiàn)在運轉(zhuǎn)的焦?fàn)t大多有廢氣循環(huán)的功用,而分段加熱技能一般在7米以上大型焦?fàn)t才有應(yīng)用,中小型焦?fàn)t基本沒有。而經(jīng)過操控實踐焚燒溫度削減溫度熱力型NOx關(guān)于任何類型的焦?fàn)t都有實踐操作的可能性。
關(guān)于削減燃料型NOx,首要是選用高爐煤氣做熱源。在選用混合煤氣時,應(yīng)削減焦?fàn)t煤氣的摻混份額。此外,爐體串漏的荒煤氣中含氮化合物,是焦?fàn)t煙氣中燃料型NOx的首要來源之一,因而,操控爐體串漏的荒煤氣也十分必要。
焦?fàn)t煙氣二氧化硫的操控
焦?fàn)t煙氣中SO2來源于焦?fàn)t加熱用煤氣中H2S和有機硫的焚燒,以及焦?fàn)t爐體串漏的荒煤氣進入焚燒體系后,其所含的全硫化物的焚燒。
SO2的排放量取決于加熱煤氣的品種,當(dāng)運用高爐煤氣加熱時,因高爐煤氣含硫量低,所以廢氣中SO2含量不高。假如運用焦?fàn)t煤氣,那么焦?fàn)t煤氣中含有必定量的H2S以及有機硫,最后會變成SO2排放。有材料顯示,焦?fàn)t煤氣在脫硫以后,其間H2S的含量仍有20mg/m3~800mg/m3。而焦?fàn)t荒煤氣中有機硫總質(zhì)量濃度為500mg/m3~900mg/m3,其間含硫質(zhì)量濃度為300mg/m3~600mg/m3。在焦?fàn)t煤氣凈化進程中,簡直所有工序都有脫除有機硫化物的效果,且工藝進程條件越適合有機硫化物的脫除,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)爐墻縫隙串漏至焚燒室,并焚燒生成SO2,使得焦?fàn)t煙囪廢氣中SO2濃度升高?;拿簹夂蚧?以H2S為主)總質(zhì)量濃度一般為6500mg/m3~10000mg/m3,是凈化后煤氣中硫含量的15~25倍。因為混合煤氣中焦?fàn)t煤氣份額較低,此刻的SO2首要來源于爐體串漏的荒煤氣,特別是運轉(zhuǎn)壽數(shù)到達中后期的焦?fàn)t,爐體串漏處較多,會導(dǎo)致煙氣中SO2的含量較高。因而,加強焦?fàn)t日常保護,削減爐體串漏是削減SO2排放的首要辦法。