目前，我國(guó)的焦炭產(chǎn)能居世界*，達(dá)6.8億噸，占產(chǎn)能的70%以上，焦化行業(yè)屬于典型的重污染行業(yè)，為了改善焦化行業(yè)的污染問(wèn)題，通過(guò)分析研究焦?fàn)t煙氣污染物排放的控制措施，對(duì)降低焦?fàn)t煙氣污染物排放率，提高焦?fàn)t煙氣污染物排放達(dá)標(biāo)率有著重要意義。

一、焦?fàn)t煙氣中污染物的種類(lèi)

在目前的冶金行業(yè)中，焦?fàn)t是造成大氣污染嚴(yán)重的設(shè)備之一。我國(guó)大多數(shù)焦?fàn)t使用的是焦?fàn)t煤氣加熱方式，其煙囪會(huì)排放大量的污染物，其成分復(fù)雜，主要含有氮氧化物（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。

面對(duì)日益嚴(yán)峻的環(huán)保壓力，近年來(lái)我國(guó)對(duì)環(huán)境污染問(wèn)題越來(lái)越重視，對(duì)煙氣排放和節(jié)能降耗的要求越來(lái)越嚴(yán)格，特別是《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB16171—2012)的頒布實(shí)施，次將焦?fàn)t排放的NOX列為我國(guó)焦化企業(yè)大氣污染物排放的控制指標(biāo)，并對(duì)顆粒物和二氧化硫的排放提出了更嚴(yán)格的要求，要求所有企業(yè)在2015年1月1日之后，焦?fàn)t煙囪排放二氧化硫小于50mg/m3，NOX小于500mg/m3（機(jī)焦），顆粒物小于50mg/m3。此排放標(biāo)準(zhǔn)的出臺(tái)不僅有效減少了焦?fàn)t污染物的排放，也有力地推動(dòng)了煉焦生產(chǎn)工藝和污染治理技術(shù)的研發(fā)。

由于在《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB16171—2012)中明確規(guī)范了焦?fàn)t煙囪中二氧化硫、氮氧化物以及顆粒物的排放標(biāo)準(zhǔn)，因此，減少焦?fàn)t煙氣污染物排放的關(guān)鍵就在于加強(qiáng)對(duì)這三種污染物排放的控制。

二、對(duì)焦?fàn)t煙氣中氮氧化物的控制

對(duì)焦?fàn)t煙氣內(nèi)的氮氧化物進(jìn)行控制主要是從其燃燒過(guò)程與終端治理兩方面進(jìn)行，其中在燃燒過(guò)程中對(duì)NOx進(jìn)行控制的常見(jiàn)措施包括廢棄循環(huán)、分段加熱以及對(duì)實(shí)際燃燒溫度進(jìn)行控制等措施；

對(duì)焦?fàn)t煙氣內(nèi)NOX進(jìn)行終端治理的措施常見(jiàn)的是SCR脫硝法，由于焦?fàn)t煙氣溫度偏低，一般在220℃-270℃，采用SCR脫硝技術(shù)處理成本較高，會(huì)增加焦化企業(yè)的經(jīng)濟(jì)投入負(fù)擔(dān)，并且對(duì)使用的煤氣類(lèi)型也有一定要求，因此，不能大范圍推廣與應(yīng)用。所以，以下主要分析燃燒過(guò)程中對(duì)焦?fàn)t煙氣內(nèi)的NOX進(jìn)行控制的措施。

1.廢氣循環(huán)技術(shù)

現(xiàn)階段，對(duì)焦?fàn)t煉焦過(guò)程中煙氣內(nèi)的NOX進(jìn)行控制時(shí)，使用多的就是廢氣循環(huán)措施。廢棄循環(huán)其實(shí)是一種低NOX燃燒技術(shù)，這種燃燒技術(shù)可以在空氣預(yù)熱器之前抽取部分低溫?zé)煔猓瑢⑦@部分低溫?zé)煔庵苯铀腿霠t膛內(nèi)，或者將這部分低溫?zé)煔庵苯訐饺胍淮物L(fēng)中或者二次風(fēng)中。

這種燃燒技術(shù)的應(yīng)用原理主要是：煙氣在吸熱過(guò)程與對(duì)氧氣的稀釋作用會(huì)使?fàn)t膛內(nèi)的燃燒速度與溫度降低，可以有效抑制熱力型NOX的生成。使用廢氣循環(huán)技術(shù)能夠大大降低煤氣內(nèi)的可燃成分與空氣中的氧氣濃度，同時(shí)能夠加快氣流的速度，可以拉長(zhǎng)火焰，對(duì)確保焦餅的上下加熱的均勻性十分有利，并且能夠有效改善焦炭質(zhì)量，在一定程度上能夠縮短結(jié)焦時(shí)間，在增加產(chǎn)量的同時(shí)降低熱量消耗。

需要注意的是，廢氣循環(huán)技術(shù)適用于含氮量較低的燃料中，可以有效加降低焦?fàn)t煙氣內(nèi)的含氮量。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，將煙氣再循環(huán)量控制在10%-20%之間燃燒效率，如果煙氣再循環(huán)量超過(guò)30%，就會(huì)使燃燒效率降低。

2.分段加熱技術(shù)

分段加熱控制技術(shù)通常應(yīng)用在空氣分段過(guò)程中，以及空氣與貧煤氣的分段供給加熱過(guò)程中。另外，在7米以上的大型焦?fàn)t內(nèi)使用分段加熱技術(shù)也比較普遍，主要是因?yàn)榻範(fàn)t較大時(shí)，使用分段加熱技術(shù)可以確保焦?fàn)t內(nèi)的受熱均勻，從而保證燃燒效率。

三、對(duì)實(shí)際燃燒溫度進(jìn)行控制

目前，大多數(shù)焦?fàn)t使用的是高爐煤氣或者混合煤氣進(jìn)行加熱，這些加熱煤氣在燃燒過(guò)程中生產(chǎn)的NOX主要為溫度熱力型NOX。如果空氣過(guò)剩系數(shù)為1.1，而空氣預(yù)熱溫度達(dá)到1100℃時(shí)，理論上高爐煤氣的燃燒溫度應(yīng)該為2150℃，但是實(shí)際的火道溫度值與測(cè)定溫度值之間大約相差200℃，而燃燒溫度降低，實(shí)際燃燒溫度處于理論燃燒溫度與測(cè)定火值溫度之間，這種溫度環(huán)境很容易使焦?fàn)t煙氣生成大量的NOX。

因此，必須對(duì)實(shí)際燃燒溫度進(jìn)行有效控制，通常可以采用降低火道溫度、改變焦?fàn)t煤氣組分、降低空氣過(guò)剩系數(shù)以及優(yōu)化焦?fàn)t熱工制度等方式降低實(shí)際燃燒溫度。但是，在實(shí)際控制過(guò)程中，火道溫度與焦?fàn)t煤氣組成是無(wú)法改變的，因此，只能通過(guò)降低空氣過(guò)剩系數(shù)與優(yōu)化焦?fàn)t熱工制度的方式對(duì)實(shí)際燃燒溫度進(jìn)行控制。

四、對(duì)焦?fàn)t煙氣中二氧化硫的控制

焦?fàn)t加熱過(guò)程中使用的煤氣中含有的H2S以及有機(jī)硫，燃燒過(guò)程中會(huì)釋放一定量的SO2，除此之外，焦?fàn)t爐體串漏中產(chǎn)生的荒煤氣進(jìn)入焦?fàn)t燃燒系統(tǒng)后，其含有的全硫化物經(jīng)過(guò)燃燒也會(huì)產(chǎn)生SO2。因此，可以從提高加熱煤氣的燃燒效率與減少焦?fàn)t爐體串漏兩方面出發(fā)對(duì)焦?fàn)t煙氣中SO2含量進(jìn)行有效控制。

首先，要選擇質(zhì)量較好的加熱煤氣種類(lèi)，減少燃燒過(guò)程中SO2的排放量。在高爐煤氣加熱過(guò)程中，使用的高爐煤氣本身的含硫量較低時(shí)，產(chǎn)生的煙氣中二氧化硫的含量也比較低。而在焦?fàn)t煉焦過(guò)程中使用的焦?fàn)t煤氣本身就含有H2S以及有機(jī)硫等成分，經(jīng)過(guò)燃燒系統(tǒng)加熱后，焦?fàn)t產(chǎn)生的煙氣內(nèi)就會(huì)含有一定量的SO2。因此，必須選擇含硫量較低的加熱煤氣，減少焦?fàn)t煙氣內(nèi)的二氧化硫含量。

其次，提升脫硫工藝水平。通常對(duì)焦?fàn)t煤氣進(jìn)行脫硫后，其含有的H2S為20-800mg/m3，而焦?fàn)t荒煤氣內(nèi)含有的有機(jī)硫總量為500-900mg/m3，其中包含300-600mg/m3的硫含量。因此，必須重視焦?fàn)t煤氣凈化工藝，對(duì)加熱煤氣內(nèi)的硫化物進(jìn)行有效脫除，減少加熱煤氣內(nèi)的含硫量，從而達(dá)到減少焦?fàn)t煙氣內(nèi)SO2含量的目的。

后，要加強(qiáng)對(duì)焦?fàn)t的日常維護(hù)管理工作，減少焦?fàn)t爐體的串漏問(wèn)題。焦?fàn)t爐體串漏會(huì)使荒煤氣內(nèi)的硫化物通過(guò)炭化室的爐墻縫隙串漏到燃燒室內(nèi)，經(jīng)過(guò)燃燒加熱后產(chǎn)生SO2，從而使焦?fàn)t煙氣內(nèi)的SO2含量增加。荒煤氣內(nèi)的含硫化物以H2S為主，而含硫化物的總質(zhì)量為6500-10000mg/m3，其含量是凈化后的加熱煤氣內(nèi)含硫量的15-25倍，因此，一旦荒煤氣進(jìn)入到燃燒室后會(huì)使焦?fàn)t煙氣內(nèi)的SO2含量急劇增加。所以必須重視焦?fàn)t的日常維護(hù)管理工作，對(duì)出現(xiàn)串漏的部分及時(shí)修復(fù)，尤其是運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)的焦?fàn)t，必須加強(qiáng)日常維護(hù)管理，才能減少焦?fàn)t爐體串漏的部分，從而降低焦?fàn)t煙氣內(nèi)的SO2含量。

五、對(duì)焦?fàn)t煙氣中顆粒物的控制

焦?fàn)t產(chǎn)生的煙塵顆粒物主要分為兩部分：一部分是由于煉焦期間溫度過(guò)高或操作不當(dāng)?shù)仍蛟斐刹糠稚煆慕範(fàn)t中逃逸出；另一部分是在整個(gè)機(jī)械操作中所產(chǎn)生的煙塵，主要在裝煤和推焦過(guò)程中產(chǎn)生。所以，在煉焦過(guò)程中必須對(duì)煙塵進(jìn)行合理控制。

1.爐頂煙塵的控制

爐頂煙塵主要來(lái)源是由于裝煤孔蓋、上升管與爐頂連接處以及橋管與水封閥連接處密封不嚴(yán)而導(dǎo)致煙塵外溢。現(xiàn)階段主要采取以下兩項(xiàng)措施：一是裝煤孔蓋泥封即將泥漿澆灌在孔蓋周邊加以密封人工或裝煤車(chē)機(jī)械澆泥；二是上升管與爐頂聯(lián)接處封堵。

2.爐門(mén)煙塵的控制

爐門(mén)刀邊與爐框鏡面接觸不嚴(yán)密將使?fàn)t內(nèi)煙氣泄漏，隨著生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展不斷優(yōu)化，使用空冷式爐門(mén)或者氣封爐門(mén)技術(shù)就可以很好地解決爐門(mén)刀邊與爐框鏡面接觸不嚴(yán)密的問(wèn)題，使?fàn)t門(mén)冒煙的現(xiàn)象得到很好的控制。

3.設(shè)置焦?fàn)t頂面自動(dòng)吸塵清掃設(shè)備

煤粉的存在使得運(yùn)輸過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的揚(yáng)塵，可以考慮設(shè)置焦?fàn)t頂面自動(dòng)吸塵清掃設(shè)備，清除吸附在爐面上的煤粉。

結(jié)語(yǔ)：

焦?fàn)t是焦化企業(yè)中*的重要設(shè)備之一，同樣也是冶金行業(yè)中造成嚴(yán)重的大氣污染的主要設(shè)備之一。焦?fàn)t煙氣中的污染物成分比較復(fù)雜，為了降低焦?fàn)t煙氣排放污染物對(duì)大氣的污染程度，需要采取有效的針對(duì)性措施控制焦?fàn)t煙氣中的污染物排放量，確保污染排放達(dá)到國(guó)家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)。

低量程紅外煙氣分析儀廠商與產(chǎn)品推薦

單位名稱(chēng)：四方光電（武漢）儀器有限公司

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①測(cè)量范圍小于200ppm，滿足國(guó)家環(huán)保行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)；分辨率達(dá)到1ppm，適用于低濃度煙氣認(rèn)證；

②多組分測(cè)量氣體間基本無(wú)交叉干擾，測(cè)量準(zhǔn)確度高；

③數(shù)據(jù)管理簡(jiǎn)捷，可通過(guò)多種接口傳輸?shù)缴霞?jí)集中控制系統(tǒng)；

④配置專(zhuān)業(yè)化預(yù)處理方案，自動(dòng)化程度高，無(wú)需人工值守即可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。

（參考資料：易凱《焦?fàn)t煙氣污染物排放的控制》，王磊濟(jì)《焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝工藝研究》，李洪晉《焦?fàn)t煙塵污染及治理》）

（來(lái)源：工業(yè)過(guò)程氣體監(jiān)測(cè)技術(shù)）