焦炉烟气SO2和NO排放来源及控制治理技术

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1、焦炉烟气S02和NOx排放来源及控制治理技术所属行业: 大气治理 关键词：焦炉烟气 脱硫工艺 脱硝技术 炼焦生产过程中煤气燃烧生成的烟道废气含有的SO2和NOx是大气主 要污染物1。据国家统计局数据显示，2011-2015年全国焦炭产量 均在4.3亿吨以上，2015年焦炭产量约4.48亿吨，我国作为焦炭生 产大国，炼焦生产焦炉烟道排放的SO2和NOx总量不容小觑。国家环 保部发布的炼焦化学工业污染物排放标准要求，自2015年1月 1日起现有企业和新建企业执行更为严格的焦炉烟气 污染物排放标 准：机焦和半焦炉SO2W50mg/m3、NOxW500 mg/m3，热回收焦炉 SO2W100mg/m3

2、、NOxW200mg/m3；对于特别排放地区 SO2W30mg/m3、 NOxW150 mg/m32。因此，控制焦炉烟气SO2和NOx排放达标是焦 化从业者的一个重要研究方向。1 SO2、NOx来源分析1.1 SO2来源分析焦炉烟气中SO2来源包括两个方面，焦炉加热用煤气中H2S、有 机硫燃烧生成的SO2以及焦炉炭化室荒煤气窜漏进入燃烧室燃烧生 成的SO2。焦炉加热用煤气大多采用焦炉煤气，对于钢铁联合企业也使用高 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W200mg/m3、W20mg/m3两类， 有机硫质量浓度在170-250mg/m3范

3、围内3,估算净煤气中H2S、有 机硫燃烧生成的SO2浓度如表1所示。可见，当净煤气中H2S含量为200 mg/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，但是 可以通过优化洗脱苯工艺将有机硫浓度降至100mg/m3以下4。高炉 煤气H2S含量在10-20 mg/m3范围内5,计算燃烧高炉煤气产生SO2 排放量不超过21.39 mg/m3，小于限制排放标准。分类反应式质冕浓度 mg/m J生咸SO? mg/m总排放502

4、备注匕血206.046.04+4cc = 1.26.55 = 5焦炉L|_ C2H2S+3O2=2SO242S9煉气燃烧焦炉1 j 2 二2H2C)20060 4360.43+ 4生成烟气煤气6.55 = 10# 6.23m6.9S3有机硫25046.55高炉2出5十34=2502十煤气 22H2O201 m3高炉 燻气燃烧 21.3921.39 生咸烟气屋 1.76m焦炉炉体窜漏会导致炭化室荒煤气进入燃烧室，荒煤气燃烧生成S02。荒煤气中H2S含量主要取决于装炉煤的全硫含量，煤中约15-35% 硫转入到荒煤气中，其中95%以上H2S形式存在，荒煤气中H2S含量 与装炉煤全硫含量关系见表27。

5、为便于计算荒煤气中硫化物以H2S 计，含量为5500-13000mg/m3,吨干煤煤气产率320Nm3,若假设窜漏 率1%，则窜漏荒煤气中H2S燃烧生成的SO2约为50-120 mg/m3，远 超过限制排放标准。表2荒煤气H2S含量与煤全硫含量关系W 111 QI-ViJ Uiji0,讽 M! 7 8Ji UiU Ui Uil3PI If 丿irlLi1悯朋2.S-4.i 45-5, 5,5-8. 655 S8 H 卿 11.2 NOx来源分析燃烧过程中生成NOx可以分为三类：热力型、燃料型和快速型， 焦炉燃烧生成NOx主要是热力型。采用焦炉煤气加热时，热力型NOx 占全部NOx的95%以上；

6、采用高炉煤气加热时，生成NOx则全部是热 力型 NOx8。热力型NOx是燃烧过程中空气中的氮气在高温下氧化而生成，反 应机理如下：N2+0二N+NOO2+N二NO+ON+OH=NO+H影响热力型NOx生成量的主要因素包括：燃烧温度、过剩空气系 数和气体在高温区停留时间。燃烧温度低于1500C时，热力型NOx 生成极少，温度高于1500C时，随温度升高NOx生成急剧上升；随 过剩空气系数变大，NOx生成量先上升后下降；热力型NOx浓度随停 留时间延长而变大，达到一定值后，停留时间的延长对NOx浓度不再 产生影响。所属行业：大气治理关键词：焦炉烟气脱硫工艺脱 硝技术焦炉煤气理论燃烧温度1800-2

7、000C，高炉煤气理论燃烧温度1400-1500C，a=1.20-1.25之间，高温区停留时间约2s。 据研究表明，若控制NOx表3 NOx浓度与燃烧温度关系国前聃側jgjQl325178(M7904501300:40012501750165050090%98%99%脱硝效率 70% 80% 80% 85%副产品-502號锹O搀作成本元/吨焦12.812.613 7-8投资成本元/吨焦31.3 35-4535 21.83结语在环保形势日益严峻的背景下，焦化作为重污染行业，环保面临 更加严峻的挑战和考验。焦炉烟气排放S02和NOx控制措施上，焦化 企业需加强污染物排放的源头控制和过程控制，降低煤气中硫、氮物 质含量，加强炉体维护减少焦炉窜漏，优化焦炉加热制度，降低空气 过剩系数，新建焦炉选用废气循环和分段加热相结合加热技术，对于 特别排放地区应考虑通过末端治理方式，达到国家污染物排放标准要 求。