焦?fàn)t煙氣排放及影響因素探究

陳明明

山西焦化股份有限公司焦化廠 山西臨汾 041606

1 焦?fàn)t煙道廢氣煙氣現(xiàn)狀

現(xiàn)階段我國(guó)的焦化工業(yè)雖然有了極大的發(fā)展和進(jìn)步，焦?fàn)t生產(chǎn)日益大型化，即便是應(yīng)用了多種煤氣脫硫凈化以及廢水處理、除塵技術(shù)，但是對(duì)焦?fàn)t煙道煙氣排放治理仍有不足。當(dāng)前我國(guó)采用的廢氣循環(huán)加熱焦?fàn)t，在煤氣燃燒后從煙囪排出的氮氧化物在600mg/m3-900mg/m3，而采用廢氣循環(huán)加多段加熱組合治理技術(shù)，利用高爐煤氣加熱可以有效的控制廢氣中含有的氮氧化物含量低于500mg/m3，采用焦?fàn)t煤氣加熱，燃燒廢氣中的氮氧化物低于800mg/m3。因此改善傳統(tǒng)的煙氣治理技術(shù)是十分必要的[1]。

2 焦?fàn)t煙氣的生成

焦?fàn)t加熱燃料氣主要是焦?fàn)t煤氣或高爐煤氣，使用焦?fàn)t煤氣作為焦?fàn)t燃料氣與高爐煤氣相比，焦?fàn)t煤氣可燃成分多、熱值高且具高氫低一氧化碳的特點(diǎn)，燃燒時(shí)焦?fàn)t煤氣擴(kuò)散速度快，燃燒充分，燃燒溫度高，極利于NOx的生成。

焦?fàn)t煤氣成分因配合煤煤質(zhì)、生產(chǎn)負(fù)荷、爐頂空間溫度、焦?fàn)t密封性以及煤氣凈化等因素變化而變化。

3 焦?fàn)t煙氣影響因素及排放規(guī)律

3.1 燃燒溫度及空氣過(guò)剩系數(shù)

使用焦?fàn)t煤氣為燃料氣煉焦時(shí)一般空氣過(guò)剩系數(shù)控制在α=1．2～1．25。α過(guò)低促進(jìn)NOx生成的同時(shí)可能造成燃燒不完全而引發(fā)安全隱患，α過(guò)高煙氣量大幅增加，焦?fàn)t高向加熱水平降低，焦?fàn)t熱效率降低的同時(shí)增加后續(xù)脫硫脫硝負(fù)荷。

在實(shí)際生產(chǎn)中隨生產(chǎn)負(fù)荷變化，立火道標(biāo)準(zhǔn)溫度控制相差100℃以上，但立火道溫度均在1200℃以上，處于NOx激烈生成的溫度期間，溫度越高熱力型NOx的生成大幅上升。據(jù)統(tǒng)計(jì)，NOx隨著生產(chǎn)負(fù)荷的提升而增加?？諝膺^(guò)剩系數(shù)對(duì)NOx的影響，在同等負(fù)荷條件下隨空氣過(guò)剩系數(shù)增加首先增加隨后降低，生產(chǎn)中通過(guò)機(jī)焦側(cè)分煙道或煙氣在線CEMS氧含量趨勢(shì)判斷空氣過(guò)剩系數(shù)，以便及時(shí)作出調(diào)整。

焦?fàn)t煙氣中NOx、SO2、顆粒物等的高低需與煙氣中氧含量關(guān)聯(lián)看待，氧含量除了影響NOx的生成，空氣過(guò)剩系數(shù)過(guò)大或煙道、封墻等吸入空氣都會(huì)造成煙氣被稀釋，不能真實(shí)反應(yīng)焦?fàn)t煙氣，煙氣基準(zhǔn)氧含量確定已是必然?；鶞?zhǔn)氧含量能更加客觀地反應(yīng)和評(píng)判焦?fàn)t煙氣污染因子，并有利于焦?fàn)t煙氣的綜合治理[2]。

3.2 燃料氣組成

（1）含氮組分。經(jīng)凈化焦?fàn)t煤氣中對(duì)NOx生成的主要是NH3、HCN、吡啶（C5H5N）、喹啉（C9H7N）等含氮組分，這些組分在燃燒過(guò)程中以燃料型機(jī)理生成NOx，通常情況下α均大于1，有助于燃料型NOx的生成。當(dāng)凈化后焦?fàn)t煤氣正常工況下ρ（NH3）＜30mg/m3、ρ（HCN）＜30mg/m3時(shí)，其生成的NOx不超過(guò)50mg/m3，對(duì)焦?fàn)t煙氣影響有限，但若凈化不完全致使焦?fàn)t煤氣中NH3、HCN等含氮物超標(biāo)，將促使焦?fàn)t煙氣中NOx升高。如NH3和HCN質(zhì)量濃度都達(dá)到300mg/m3以上時(shí)，按轉(zhuǎn)化率50%計(jì)算，其NOx較正常組分下上升約40mg/m3，若存在串漏或回爐煤氣指標(biāo)嚴(yán)重超標(biāo)，按照含氮5g/m3計(jì)算，煙氣中氮氧化物將直接上升約400mg/m3。

（2）含硫組分。經(jīng)凈化焦?fàn)t煤氣中H2S及COS、噻吩等有機(jī)硫，對(duì)于煙氣中SO2的生成較為明確且有機(jī)硫僅占無(wú)機(jī)硫的10%左右。因此，煙氣中SO2的含量主要與燃料中H2S及焦?fàn)t泄漏率大小關(guān)系密切。生產(chǎn)中應(yīng)密切關(guān)注煤氣中H2S乃至有機(jī)硫的變化情況，及時(shí)調(diào)整，同時(shí)可通過(guò)交換期間煙氣中SO2出現(xiàn)的最低值大小間接性判斷焦?fàn)t泄漏率。生產(chǎn)中因串漏，尤其是集氣管壓力超標(biāo)和配合煤硫含量等，焦?fàn)t煙氣中的SO2將成倍增加，同時(shí)顆粒物含量也會(huì)有所增加。為此，降低焦?fàn)t泄漏率，穩(wěn)定集氣管壓力以及分煙道吸力等對(duì)于SO2的源頭控制尤為重要。

4 焦?fàn)t煙氣的治理

4.1 源頭治理

煉焦生產(chǎn)中影響焦?fàn)t煙氣的因素眾多，并且在生產(chǎn)過(guò)程中存在多重因素疊加的現(xiàn)象，致使焦?fàn)t煙氣NOx、SO2等經(jīng)常出現(xiàn)大幅波動(dòng)，但這些表面規(guī)律性波動(dòng)，其實(shí)質(zhì)是NOx、SO2等的生成機(jī)理和影響因素。準(zhǔn)確把控NOx、SO2的生成機(jī)理及影響因素是源頭治理焦?fàn)t煙氣的關(guān)鍵。在生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng)從內(nèi)外部削弱和消除這些影響，維持生產(chǎn)平穩(wěn)。若兩座及以上焦?fàn)t共用一套煙氣脫硫脫硝裝置，應(yīng)避開(kāi)周期性波動(dòng)可能造成的對(duì)煙氣污染因子的疊加效應(yīng)，才能促使焦?fàn)t煙氣成分的相對(duì)穩(wěn)定和低濃度排放，為后續(xù)脫硫脫硝創(chuàng)造有利條件[3]。

4.2 末端治理

由于煉焦生產(chǎn)定期交換等特殊性，造成焦?fàn)t煙氣成分的周期性波動(dòng)，以穩(wěn)定焦?fàn)t煙氣為核心的源頭煙氣治理和順應(yīng)煙氣排放規(guī)律為輔的脫硫脫硝周期性小幅度緩慢調(diào)控是焦?fàn)t煙氣末端治理的常態(tài)。進(jìn)入脫硫脫硝前設(shè)置CEMS在線分析對(duì)于及時(shí)發(fā)現(xiàn)煙氣變化極為有效，并能夠預(yù)先進(jìn)行調(diào)控。作為脫硫脫硝這一焦?fàn)t煙氣末端治理裝置而言，對(duì)于把控焦?fàn)t煙氣排放規(guī)律并指導(dǎo)其調(diào)控能夠起到良好的效果。借助于對(duì)排放規(guī)律的掌控和對(duì)影響因素變化的預(yù)先調(diào)控是最終實(shí)現(xiàn)焦?fàn)t煙氣達(dá)標(biāo)排放和降低能耗的有效途徑。

5 結(jié)語(yǔ)

隨著焦?fàn)t煙氣排放標(biāo)準(zhǔn)的日趨嚴(yán)格，目前低氮燃燒技術(shù)以及焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝分別從氮氧化物的源頭治理和末端治理均取得一定效果，但焦?fàn)t煙氣中NOx成因復(fù)雜，影響因素眾多，生產(chǎn)過(guò)程中波動(dòng)較大，增加后續(xù)脫硫脫硝操控難度。為保證排放指標(biāo)的達(dá)標(biāo)排放，生產(chǎn)中脫硫脫硝調(diào)整極其頻繁，調(diào)整稍有滯后就造成排放指標(biāo)超標(biāo)或使脫硫脫硝物耗增加，甚至增加氨逃逸。焦?fàn)t生產(chǎn)中煙氣排放與煙氣治理間矛盾突出。