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焦炉烟气污染物排放的控制-烟气监测厂家编辑部

作者：王庆永杨逢庭
来源：《中国化工贸易·中旬刊》2017年第11期

 

        摘要：烟道气中SO2和NOx是大气的主要污染物。SO2是造成酸雨的主要因素；NOx是形成酸雨酸雾的主要污染物，同时破坏臭氧层，形成光化学烟雾，对人体具有致毒作用。因此，控制焦炉烟气SO2和NOx排放达标是重要研究方向。本文就对焦炉烟气污染物排放的控制进行分析和探讨。

 

        关键词：焦炉烟气；污染物；排放；控制

 

        1二氧化硫来源分析

 

        焦炉加热用煤气大多采用焦炉煤气，钢铁联合公司也使用高炉煤气。焦炉煤气经过净化处理后回焦炉燃烧，净煤气中H2S质量浓度根据脱硫工艺不同大致可以分为≤200mg/m3、≤20mg/m3两类，有机硫质量浓度为170～250mg/m3。可见，当净煤气中H2S含量为200mg/m3时，排放SO2浓度已超过限制标准；当H2S含量控制在20mg/m3以下时，H2S对排放SO2浓度影响很小，有机硫含量是导致排放超标的主要因素。目前焦炉煤气脱硫工艺只针对H2S有脱除作用，不会脱除煤气中的有机硫，但可以通过优化洗脱苯工艺将有机硫浓度降至100mg/m3以下。高炉煤气H2S含量为10～20mg/m3，燃烧高炉煤气产生SO2排放量不超过21.39mg/m3，小于限制排放标准。

        焦炉炉体窜漏会导致炭化室荒煤气进入燃烧室燃烧生成SO2。荒煤气中H2S含量主要取决于入炉煤的全硫含量，煤中15%～35%硫转入到荒煤气，其中95%以上以H2S形式存在，为便于计算荒煤气中硫化物以H2S计，含量为5500～13000mg/m3，干煤煤气产率320m3/t，若窜漏率为1%，则窜漏荒煤气中H2S燃烧生成的SO2为50～120mg/m3，远超过限制排放标准。

 

        2焦炉烟气氮氧化物的来源

 

        一般情况下，焦炉主要利用焦炉煤气、高炉煤气或者二者的混合煤气来作热源对煤炭进行干馏。如果单独采用焦炉煤气加热，由于其可燃成分浓度高、燃烧速度快、火焰短而亮、燃烧时火焰局部温度高、提供一定热量所需煤气量少、加热系统阻力小、炼焦耗热量低，产生的热力型NOx比高炉煤气多。同时，由于焦炉煤气中含有未处理干净的焦油、萘，除易堵塞管道外，还会产生燃料型NOx，这使得只采用焦炉煤气作热源的焦炉所生成的NOx一般都高于500mg/m3。高炉煤气不可燃烧成分约占70%，故热值低、提供一定的热量所需煤气多、燃烧速度慢、火焰长、高向加热均匀性好。若单独采用高炉煤气，则基本不产生燃料型NOx。因此，在相同条件下，采用焦炉煤气加热比采用高炉煤气加热所产生的NOx要多。但是，高炉煤气必须预热至1000℃以上，才能满足燃烧室温度要求，且废气量较多、耗热量高、加热系统阻力大。

        据了解，当焦炉加热立火道温度在1300～1350℃、温差为&辫濒耻蝉尘苍;10℃时，NOx生成量在±30mg/m3波动。燃烧温度对温度热力型NOx生成有决定性作用，当燃烧温度高于1600℃时，NOx生成量按指数规律迅速增加。可见焦炉烟气中的氮氧化物主要是温度热力型。

 

        3焦炉烟气氮氧化物的控制

 

        减少NOx排放主要控制热力型NOx及少量燃料型NOx，主要控制措施包括：采用高炉煤气加热；降低火道温度；降低空气过剩系数，采用废气循环和分段加热技术；加强焦炉维护，减少焦炉窜漏。当立火道温度不高于1250℃，采用废气循环、分段加热技术后，燃烧高温区温度小于1750℃，生成的NOx不高于500mg/m3。但对于特别排放地区，很难满足NOx≤150mg/m3的限制排放标准，只能采取末端治理的方法。

 

        4焦炉烟气二氧化硫的控制

 

        SO2的排放量取决于加热煤气的种类，当使用高炉煤气加热时，因高炉煤气含硫量低，所以废气中SO2含量不高。如果使用焦炉煤气，那么焦炉煤气中含有一定量的H2S以及有机硫，最后会变成SO2排放。有资料显示，焦炉煤气在脱硫以后，其中H2S的含量仍有20～800mg/m3。而焦炉荒煤气中有机硫总质量浓度为500～900mg/m3，其中含硫质量浓度为300～600mg/m3。在焦炉煤气净化过程中，几乎所有工序都有脱除有机硫化物的作用，且工艺过程条件越适合有机硫化物的脱除，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燃烧室，并燃烧生成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6500～10000mg/m3，是净化后煤气中硫含量的15～25倍。由于混合煤气中焦炉煤气比例较低，此时的SO2主要来源于炉体串漏的荒煤气，特别是运行寿命到达中后期的焦炉，炉体串漏处较多，会导致烟气中SO2的含量较高。因此加强焦炉日常维护，减少炉体串漏是减少SO2排放的主要措施。

 

        5结语

 

        目前，我国大多数焦炉，特别是采用焦炉煤气加热的焦炉，烟囱排放的NOx一般高于500mg/m3。焦化公司若要降低焦炉烟气中NOx排放，在不采用末端治理的情况下，应该控制焦炉立火道温度，控制空气过剩系数，采用高炉煤气或者混合煤气加热，能使焦炉烟气排放达标。

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