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                焦炉烟气污染物的种类及控制方法

                目前我国的焦炭产能居世界首位达6.8亿吨占全球产能的70%以上焦化行业属于典型的重污染行业为了改善焦化行业的污染问题本文通过分析研究焦炉烟气污染物排放的控制措施对降低焦炉烟气污染物排放率提高焦炉烟气污染物排放达标率做简要阐述。

                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/m3NOX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。

                四、焦炉烟气中二氧化硫的控制

                焦炉加热过程中使用的煤气中含有的H2S以及有机硫燃烧过程中会释放一定量的SO2除此之外焦炉炉体串漏中产生的荒煤气进入焦炉燃烧系统后其含有的全硫化物经过燃烧也会产生SO2。因此可以从提高加热煤气的燃烧效率与减少焦炉炉体串漏两方面出发对焦炉烟气中SO2含量进行有效控制。

                首先要选择质量较好的加热煤气种类,减少燃烧过程中SO2的排放量。在高炉煤气加热过程中使用的高炉煤气本身的含硫量较低时产生的烟气中二氧化硫的含量也比较低。而在焦炉炼焦过程中使用的焦炉煤气本身就含有H2S以及有机硫等成分经过燃烧系统加热后焦炉产生的烟气内就会含有一定量的SO2。因此必须选择含硫量较低的加热煤气减少焦炉烟气内的二氧化硫含量。

                其次提升脱硫工艺水平。通常对焦炉煤气进行脱硫后其含有的H2S为20-800mg/m3而焦炉荒煤气内含有的有机硫总量为500-900mg/m3其中包含300-600mg/m3的硫含量。因此必须重视焦炉煤气净化工艺对加热煤气内的硫化物进行有效脱除减少加热煤气内的含硫量从而达到减少焦炉烟气内SO2含量的目的。

                最后要加强对焦炉的日常维护管理工作减少焦炉炉体的串漏问题。焦炉炉体串漏会使荒煤气内的硫化物通过炭化室的炉墙缝隙串漏到燃烧室内经过燃烧加热后产生SO2从而使焦炉烟气内的SO2含量增加。荒煤气内的含硫化物以H2S为主而含硫化物的总质量为6500-10000mg/m3其含量是净化后的加热煤气内含硫量的15-25倍因此一旦荒煤气进入到燃烧室后会使焦炉烟气内的SO2含量急剧增加。

                所以必须重视焦炉的日常维护管理工作对出现串漏的部分及时修复尤其是运行时间较长的焦炉必须加强日常维护管理才能减少焦炉炉体串漏的部分从而降低焦炉烟气内的SO2含量。

                五、焦炉烟气中颗粒物的控制

                焦炉产生的烟尘颗粒物主要分为两部分:一部分是由于炼焦期间温度过高或操作不当等原因造成部分散烟从焦炉中逃逸出;另一部分是在整个机械操作中所产生的烟尘主要在装煤和推焦过程中产生。所以在炼焦过程中必须对烟尘进行合理控制。

                1炉顶烟尘的控制

                炉顶烟尘主要来源是由于装煤孔盖、上升管与炉顶连接处以及桥管与水封阀连接处密封不严而导致烟尘外溢。现阶段主要采取以下两项措施:一是装煤孔盖泥封即将泥浆浇灌在孔盖周边加以密封人工或装煤车机械浇泥;二是上升管与炉顶联接处封堵。

                2炉门烟尘的控制

                炉门刀边与炉框镜面接触不严密将使炉内烟气泄漏随着生产技术的发展不断优化使用空冷式炉门或者气封炉门技术就可以很好地解决炉门刀边与炉框镜面接触不严密的问题使炉门冒烟的现象得到很好的控制。

                3设置焦炉顶面自动吸尘清扫设备

                煤粉的存在使得运输过程中会产生大量的扬尘可以考虑设置焦炉顶面自动吸尘清扫设备清除吸附在炉面上的煤粉。

                结语

                焦炉是焦化企业炼焦必不可少的重要设备之一同样也是冶金行业中造成大气污染的主要设备之一。焦炉烟气中的污染物成分比较复杂为了降低焦炉烟气排放污染物对大气的污染程度,一次性温度记录仪需要采取有效的针对性措施控制焦炉烟气中的污染物排放量确保排污量达到国家规定的排放限值内。

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