焦炉烟气污染物的构成机理和排放操控

　　【我国环保在线 技能前沿】焦炉是冶金职业中构成大气污染严峻的设备之一。焦炉排放的污染物成分杂乱，含有氮氧化物(NOx)、二氧化硫、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、氰化氢、残氨、酚以及煤尘、焦油等。2012年6月27日发布的《炼焦化学工业污染物排放规范》(GB16171-2012)，次将焦炉排放的NOx列为我国焦化企业大气污染物排放的操控目标，并对颗粒物和二氧化硫的排放提出了更严厉的要求，要求一切企业自2015年1月1日起，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。
　　现在，关于新建的焦炉，炼焦工业污染物排放并非难以合格。可是，对运转了十几年或许二十年，寿数现已抵达中后期的焦炉，这将是严峻的检测。我国大多数焦炉，特别是选用焦炉煤气加热的焦炉，烟囱排放的NOx一般高于500mg/m3。焦化企业若要下降焦炉烟气中NOx排放，在不选用结尾办理的情况下，应该操控焦炉立火道温度，操控空气过剩系数，选用高炉煤气或许混合煤气加热，能使焦炉烟气排放合格。此外，还要加强对焦炉的日常保护办理，削减炉体串漏，能大极限地削减燃料型氮氧化物生成和二氧化硫排放。
　　焦炉烟气氮氧化物的构成机理
　　焚烧进程中氮氧化物构成机理可分3种：一是由大气中的氮在高温下构成的温度热力型NOx;二是在低温火焰中，因为含碳自由基的存在而生成的瞬时型NOx；三是燃料中固定氮生成的燃料型NOx。
　　一般情况下，焦炉首要运用焦炉煤气、高炉煤气或许二者的混合煤气来做热源对煤炭进行干馏。假如独自选用焦炉煤气加热，因为其可燃成分浓度高、焚烧速度快、火焰短而亮、焚烧时火焰部分温度高、供应必定热量所需煤气量少、加热体系阻力小、炼焦耗热量低，发生的热力型NOx比高炉煤气多。一起，因为焦炉煤气中含有未处理洁净的焦油、萘，除易阻塞管道外，还会发生燃料型NOx，这使得只选用焦炉煤气做热源的焦炉所生成的NOx一般都高于500mg/m3。
　　高炉煤气不行焚烧成分约占70%，故热值低、供应必定的热量所需煤气多、焚烧速度慢、火焰长、高向加热均匀性好。若独自选用高炉煤气，则根本不发生燃料型NOx。因而，在相同条件下，选用焦炉煤气加热比选用高炉煤气加热所发生的NOx要多。可是，高炉煤气有必要预热至1000℃以上，才干满意焚烧室温度要求，且废气量较多、耗热量高、加热体系阻力大。为使高炉煤气加热顺畅，钢铁企业常选用焦炉煤气与高炉煤气的混合煤气(焦炉煤气含量为2%~5%)。
　　据了解，当焦炉加热立火道温度在1300℃~1350℃、温差为±10℃时，NOx生成量在±30mg/m3动摇。焚烧温度对温度热力型NOx生成有决定性效果，当焚烧温度高于1600℃时，NOx生成量按指数规则敏捷添加。可见，焦炉烟气中的氮氧化物首要是温度热力型。
　　焦炉烟气氮氧化物的操控
　　焚烧废气的NOx排放操控技能可分为两类：类是在焚烧进程中按捺NOx生成的技能，第二类是焚烧后终端办理。
　　终端办理现在常用的办法是SCR脱硝法，但处理本钱昂扬，企业难以承受。该办法对运用纯焦炉煤气做热源的炼焦企业有必定的运转空间。可是现在，SCR脱硝法老练的工艺首要运用在电厂烟气脱硝，其所需催化剂活性区间一般在300℃以上，比焦炉烟囱排放的烟气温度要高，假如焦炉烟气要选用SCR脱硝法，需求催化剂活性区间小于250℃。
　　关于运用高炉煤气或混合煤气做热源的炼焦企业，选用合理的焚烧进程中操控NOx技能根本能抵达国家规范，并不需求选用结尾办理技能。其间，废气循环、分段加热、操控实践焚烧温度以及将它们相结合的复合技能等都是能下降焚烧废气中NOx含量的有用办法。
　　废气循环。废气循环是现在运用较多的低NOx焚烧技能。该技能是在空气预热器前抽取一部分低温烟气直接送入炉膛，或许掺入一次风或二次风中。因烟气的吸热和对氧气的稀释效果会下降焚烧速度和炉内温度，然后按捺了热力型NOx的生成。
　　立火道选用废气循环能够下降煤气中可燃成分和空气中氧的浓度，并加速气流速度，然后拉长火焰，这有利于焦饼上下加热均匀、改进焦炭质量、缩短结焦时刻、添加产值并下降耗热量。废气循环法适用于含氮量低的燃料，降氮效果高达25%。经历标明，烟气再循环量一般操控在10%~20%，若超越30%，焚烧功率则会下降。
　　分段加热。该技能一般是只用空气分段，或空气和贫煤气分段供应加热。选用分段加热的一般都是7米以上焦炉，因为焦炉较大，分段加热能够使焦炉受热更均匀。
　　操控实践焚烧温度。焦炉运用高炉煤气或混合煤气加热，焚烧进程中所生成的首要是温度热力型NOx。当空气过剩系数α=1.1，空气预热到1100℃时，高炉煤气理论焚烧温度为2150℃，实践焚烧温度比测定的火道温度相差200℃左右，焚烧温度稍有衰减，实践焚烧温度介于理论焚烧温度和测定火道温度之间，这就为NOx的生成供应了合适的高温环境。
　　一般情况下，可经过下降火道温度、改动焦炉煤气组分、下降空气过剩系数、优化焦炉热工准则来下降焚烧温度。可是，下降火道温度在必定条件下无法改动，焦炉煤气组分一般无法改动，而下降空气过剩系数和优化焦炉热工准则可在出产进程中不断调整，因而，这两点特别是操控空气过剩系数可在实践出产中做到。
　　废气循环与分段加热技能是在设计焦炉时就现已设计完结。关于运转多年的焦炉，炉体结构、加热方法等条件已固定。现在运转的焦炉大多有废气循环的功用，而分段加热技能一般在7米以上大型焦炉才有运用，中小型焦炉根本没有。而经过操控实践焚烧温度削减温度热力型NOx关于任何类型的焦炉都有实践操作的可能性。
　　关于削减燃料型NOx，首要是选用高炉煤气做热源。在选用混合煤气时，应削减焦炉煤气的掺混份额。此外，炉体串漏的荒煤气中含氮化合物，是焦炉烟气中燃料型NOx的首要来历之一，因而，操控炉体串漏的荒煤气也十分必要。
　　焦炉烟气二氧化硫的操控
　　焦炉烟气中SO2来历于焦炉加热用煤气中H2S和有机硫的焚烧，以及焦炉炉体串漏的荒煤气进入焚烧体系后，其所含的全硫化物的焚烧。
　　SO2的排放量取决于加热煤气的品种，当运用高炉煤气加热时，因高炉煤气含硫量低，所以废气中SO2含量不高。假如运用焦炉煤气，那么焦炉煤气中含有必定量的H2S以及有机硫，后会变成SO2排放。有材料显现，焦炉煤气在脱硫今后，其间H2S的含量仍有20mg/m3~800mg/m3。而焦炉荒煤气中有机硫总质量浓度为500mg/m3~900mg/m3，其间含硫质量浓度为300mg/m3~600mg/m3。在焦炉煤气净化进程中，简直一切工序都有脱除有机硫化物的效果，且工艺进程条件越合适有机硫化物的脱除，其脱除率也越高。
　　焦炉炉体串漏导致荒煤气中的硫化物从炭化室经炉墙缝隙串漏至焚烧室，并焚烧生成SO2，使得焦炉烟囱废气中SO2浓度升高。荒煤气含硫化物(以H2S为主)总质量浓度一般为6500mg/m3~10000mg/m3，是净化后煤气中硫含量的15~25倍。因为混合煤气中焦炉煤气份额较低，此刻的SO2首要来历于炉体串漏的荒煤气，特别是运转寿数抵达中后期的焦炉，炉体串漏处较多，会导致烟气中SO2的含量较高。因而，加强焦炉日常保护，削减炉体串漏是削减SO2排放的首要办法。
　　原标题：焦炉烟气污染物排放操控