銳意自控|控製焦爐煙氣汙染物排放的方法及低量程煙氣分析儀器介紹

目前，我國的焦炭產(chan) 能居世界*，達6.8億(yi) 噸，占產(chan) 能的70%以上，焦化行業(ye) 屬於(yu) 典型的重汙染行業(ye) ，為(wei) 了改善焦化行業(ye) 的汙染問題，通過分析研究焦爐煙氣汙染物排放的控製措施，對降低焦爐煙氣汙染物排放率，提高焦爐煙氣汙染物排放達標率有著重要意義(yi) 。

一、焦爐煙氣中汙染物的種類

在目前的冶金行業(ye) 中，焦爐是造成大氣汙染嚴(yan) 重的設備之一。我國大多數焦爐使用的是焦爐煤氣加熱方式，其煙囪會(hui) 排放大量的汙染物，其成分複雜，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。

麵對日益嚴(yan) 峻的環保壓力，近年來我國對環境汙染問題越來越重視，對煙氣排放和節能降耗的要求越來越嚴(yan) 格，特別是《煉焦化學工業(ye) 汙染物排放標準》(GB16171—2012)的頒布實施，次將焦爐排放的NOX列為(wei) 我國焦化企業(ye) 大氣汙染物排放的控製指標，並對顆粒物和二氧化硫的排放提出了更嚴(yan) 格的要求，要求所有企業(ye) 在2015年1月1日之後，焦爐煙囪排放二氧化硫小於(yu) 50mg/m3，NOX小於(yu) 500mg/m3（機焦），顆粒物小於(yu) 50mg/m3。此排放標準的出台不僅(jin) 有效減少了焦爐汙染物的排放，也有力地推動了煉焦生產(chan) 工藝和汙染治理技術的研發。

由於(yu) 在《煉焦化學工業(ye) 汙染物排放標準》(GB16171—2012)中明確規範了焦爐煙囪中二氧化硫、氮氧化物以及顆粒物的排放標準，因此，減少焦爐煙氣汙染物排放的關(guan) 鍵就在於(yu) 加強對這三種汙染物排放的控製。

二、對焦爐煙氣中氮氧化物的控製

對焦爐煙氣內(nei) 的氮氧化物進行控製主要是從(cong) 其燃燒過程與(yu) 終端治理兩(liang) 方麵進行，其中在燃燒過程中對NOx進行控製的常見措施包括廢棄循環、分段加熱以及對實際燃燒溫度進行控製等措施；

對焦爐煙氣內(nei) NOX進行終端治理的措施常見的是SCR脫硝法，由於(yu) 焦爐煙氣溫度偏低，一般在220℃-270℃，采用SCR脫硝技術處理成本較高，會(hui) 增加焦化企業(ye) 的經濟投入負擔，並且對使用的煤氣類型也有一定要求，因此，不能大範圍推廣與(yu) 應用。所以，以下主要分析燃燒過程中對焦爐煙氣內(nei) 的NOX進行控製的措施。

1.廢氣循環技術

現階段，對焦爐煉焦過程中煙氣內(nei) 的NOX進行控製時，使用多的就是廢氣循環措施。廢棄循環其實是一種低NOX燃燒技術，這種燃燒技術可以在空氣預熱器之前抽取部分低溫煙氣，將這部分低溫煙氣直接送入爐膛內(nei) ，或者將這部分低溫煙氣直接摻入一次風中或者二次風中。

這種燃燒技術的應用原理主要是：煙氣在吸熱過程與(yu) 對氧氣的稀釋作用會(hui) 使爐膛內(nei) 的燃燒速度與(yu) 溫度降低，可以有效抑製熱力型NOX的生成。使用廢氣循環技術能夠大大降低煤氣內(nei) 的可燃成分與(yu) 空氣中的氧氣濃度，同時能夠加快氣流的速度，可以拉長火焰，對確保焦餅的上下加熱的均勻性十分有利，並且能夠有效改善焦炭質量，在一定程度上能夠縮短結焦時間，在增加產(chan) 量的同時降低熱量消耗。

需要注意的是，廢氣循環技術適用於(yu) 含氮量較低的燃料中，可以有效加降低焦爐煙氣內(nei) 的含氮量。經過試驗發現，將煙氣再循環量控製在10%-20%之間燃燒效率，如果煙氣再循環量超過30%，就會(hui) 使燃燒效率降低。

2.分段加熱技術

分段加熱控製技術通常應用在空氣分段過程中，以及空氣與(yu) 貧煤氣的分段供給加熱過程中。另外，在7米以上的大型焦爐內(nei) 使用分段加熱技術也比較普遍，主要是因為(wei) 焦爐較大時，使用分段加熱技術可以確保焦爐內(nei) 的受熱均勻，從(cong) 而保證燃燒效率。

三、對實際燃燒溫度進行控製

目前，大多數焦爐使用的是高爐煤氣或者混合煤氣進行加熱，這些加熱煤氣在燃燒過程中生產(chan) 的NOX主要為(wei) 溫度熱力型NOX。如果空氣過剩係數為(wei) 1.1，而空氣預熱溫度達到1100℃時，理論上高爐煤氣的燃燒溫度應該為(wei) 2150℃，但是實際的火道溫度值與(yu) 測定溫度值之間大約相差200℃，而燃燒溫度降低，實際燃燒溫度處於(yu) 理論燃燒溫度與(yu) 測定火值溫度之間，這種溫度環境很容易使焦爐煙氣生成大量的NOX。

因此，必須對實際燃燒溫度進行有效控製，通常可以采用降低火道溫度、改變焦爐煤氣組分、降低空氣過剩係數以及優(you) 化焦爐熱工製度等方式降低實際燃燒溫度。但是，在實際控製過程中，火道溫度與(yu) 焦爐煤氣組成是無法改變的，因此，隻能通過降低空氣過剩係數與(yu) 優(you) 化焦爐熱工製度的方式對實際燃燒溫度進行控製。

四、對焦爐煙氣中二氧化硫的控製

焦爐加熱過程中使用的煤氣中含有的H2S以及有機硫，燃燒過程中會(hui) 釋放一定量的SO2，除此之外，焦爐爐體(ti) 串漏中產(chan) 生的荒煤氣進入焦爐燃燒係統後，其含有的全硫化物經過燃燒也會(hui) 產(chan) 生SO2。因此，可以從(cong) 提高加熱煤氣的燃燒效率與(yu) 減少焦爐爐體(ti) 串漏兩(liang) 方麵出發對焦爐煙氣中SO2含量進行有效控製。

首先，要選擇質量較好的加熱煤氣種類，減少燃燒過程中SO2的排放量。在高爐煤氣加熱過程中，使用的高爐煤氣本身的含硫量較低時，產(chan) 生的煙氣中二氧化硫的含量也比較低。而在焦爐煉焦過程中使用的焦爐煤氣本身就含有H2S以及有機硫等成分，經過燃燒係統加熱後，焦爐產(chan) 生的煙氣內(nei) 就會(hui) 含有一定量的SO2。因此，必須選擇含硫量較低的加熱煤氣，減少焦爐煙氣內(nei) 的二氧化硫含量。

其次，提升脫硫工藝水平。通常對焦爐煤氣進行脫硫後，其含有的H2S為(wei) 20-800mg/m3，而焦爐荒煤氣內(nei) 含有的有機硫總量為(wei) 500-900mg/m3，其中包含300-600mg/m3的硫含量。因此，必須重視焦爐煤氣淨化工藝，對加熱煤氣內(nei) 的硫化物進行有效脫除，減少加熱煤氣內(nei) 的含硫量，從(cong) 而達到減少焦爐煙氣內(nei) SO2含量的目的。

後，要加強對焦爐的日常維護管理工作，減少焦爐爐體(ti) 的串漏問題。焦爐爐體(ti) 串漏會(hui) 使荒煤氣內(nei) 的硫化物通過炭化室的爐牆縫隙串漏到燃燒室內(nei) ，經過燃燒加熱後產(chan) 生SO2，從(cong) 而使焦爐煙氣內(nei) 的SO2含量增加。荒煤氣內(nei) 的含硫化物以H2S為(wei) 主，而含硫化物的總質量為(wei) 6500-10000mg/m3，其含量是淨化後的加熱煤氣內(nei) 含硫量的15-25倍，因此，一旦荒煤氣進入到燃燒室後會(hui) 使焦爐煙氣內(nei) 的SO2含量急劇增加。所以必須重視焦爐的日常維護管理工作，對出現串漏的部分及時修複，尤其是運行時間較長的焦爐，必須加強日常維護管理，才能減少焦爐爐體(ti) 串漏的部分，從(cong) 而降低焦爐煙氣內(nei) 的SO2含量。

五、對焦爐煙氣中顆粒物的控製

焦爐產(chan) 生的煙塵顆粒物主要分為(wei) 兩(liang) 部分：一部分是由於(yu) 煉焦期間溫度過高或操作不當等原因造成部分散煙從(cong) 焦爐中逃逸出；另一部分是在整個(ge) 機械操作中所產(chan) 生的煙塵，主要在裝煤和推焦過程中產(chan) 生。所以，在煉焦過程中必須對煙塵進行合理控製。

1.爐頂煙塵的控製

爐頂煙塵主要來源是由於(yu) 裝煤孔蓋、上升管與(yu) 爐頂連接處以及橋管與(yu) 水封閥連接處密封不嚴(yan) 而導致煙塵外溢。現階段主要采取以下兩(liang) 項措施：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機械澆泥；二是上升管與(yu) 爐頂聯接處封堵。

2.爐門煙塵的控製

爐門刀邊與(yu) 爐框鏡麵接觸不嚴(yan) 密將使爐內(nei) 煙氣泄漏，隨著生產(chan) 技術的發展不斷優(you) 化，使用空冷式爐門或者氣封爐門技術就可以很好地解決(jue) 爐門刀邊與(yu) 爐框鏡麵接觸不嚴(yan) 密的問題，使爐門冒煙的現象得到很好的控製。

3.設置焦爐頂麵自動吸塵清掃設備

煤粉的存在使得運輸過程中會(hui) 產(chan) 生大量的揚塵，可以考慮設置焦爐頂麵自動吸塵清掃設備，清除吸附在爐麵上的煤粉。

結語：

焦爐是焦化企業(ye) 中*的重要設備之一，同樣也是冶金行業(ye) 中造成嚴(yan) 重的大氣汙染的主要設備之一。焦爐煙氣中的汙染物成分比較複雜，為(wei) 了降低焦爐煙氣排放汙染物對大氣的汙染程度，需要采取有效的針對性措施控製焦爐煙氣中的汙染物排放量，確保汙染排放達到國家規定的標準。

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②多組分測量氣體(ti) 間基本無交叉幹擾，測量準確度高；

③數據管理簡捷，可通過多種接口傳(chuan) 輸到上級集中控製係統；

④配置專(zhuan) 業(ye) 化預處理方案，自動化程度高，無需人工值守即可實現實時在線監測。

（參考資料：易凱《焦爐煙氣汙染物排放的控製》，王磊濟《焦爐煙氣脫硫脫硝工藝研究》，李洪晉《焦爐煙塵汙染及治理》）

（來源：工業(ye) 過程氣體(ti) 監測技術）