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

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，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機(jī)械澆泥；二是上升管與爐頂聯(lián)接處封堵。

2.爐門煙塵的控制

爐門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，使用空冷式爐門或者氣封爐門技術(shù)就可以很好地解決爐門刀邊與爐框鏡面接觸不嚴(yán)密的問(wèn)題，使?fàn)t門冒煙的現(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)。

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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)）