明晟環(huán)保氨法脫硫：降低焦?fàn)t煙氣NOX排放量的前端治理技術(shù)原理

氮氧化物（NOx）是大氣污染的主要有害物質(zhì)之一，其中污染大氣的主要氮氧化物是NO和NO2。大氣中的氮氧化物是形成酸雨酸霧的主要污染物，對人體具有危害作用。因此，在燃燒過程中，必須對氮氧化物的排放進(jìn)行嚴(yán)格控制。2015年1月1日開始執(zhí)行的國家標(biāo)準(zhǔn)《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》對大氣污染物NOX排放規(guī)定了限值如下：一般地區(qū)：500mg/Nm3，重點(diǎn)地區(qū)：150mg/Nm3。（注：上焦?fàn)t煙氣中的含氧量要求為：5～7%）

一、焦化企業(yè)焦?fàn)t煙氣NOx的排放現(xiàn)狀

獨(dú)立的焦化企業(yè)，COG加熱，NOx的排放量普遍在800～2000mg/m3；鋼鐵聯(lián)合企業(yè)配套的焦化廠普遍采用BFG或者MG加熱，NOx的排放量普遍在350～650mg/m3。

二、焦化企業(yè)焦?fàn)t煙氣脫硝技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前國內(nèi)主要采用廢氣脫硝技術(shù)（后端治理）控制氮氧化物。廢氣脫硝主要分為以下幾種方法：1)選擇性催化還原法；2)選擇性非催化還原法；3)液體吸收法；4)吸附法。其中選擇性催化還原法SCR脫硫脫硝投資運(yùn)行成本如下：一組焦?fàn)t大約4000～6000萬元（年焦炭產(chǎn)量60～150萬噸）；運(yùn)行成本大約20-30元/噸焦

選擇性非催化還原SNCR：在一定溫度下廢氣中的NOx被液氨或者尿素等還原劑還原為氮?dú)?。選擇性非催化還原法反應(yīng)溫度高、燃料耗量大，需增設(shè)熱回收裝置，投資較大，在國內(nèi)外應(yīng)用較少。

選擇性催化還原SCR：在一定溫度（300～350℃）和催化劑作用下，廢氣中的NOx與還原劑（液氨）反應(yīng)被還原為氮?dú)?。此法具有流程簡單、設(shè)備少、操作溫度低和還原劑用量少等優(yōu)點(diǎn)，工業(yè)上廣泛應(yīng)用于火電行業(yè)。

液體吸收法：NOx是酸性氣體，可采用水或某些堿性溶液來吸收，投資少，能以硝酸鹽等形式回收廢氣中的NOx，達(dá)到綜合利用的目的。包括堿性溶液中和吸收法、氧化吸收法、氧化還原吸收法等。

吸附法：采用固體吸附劑吸附廢氣中的NOx，在一定條件下脫附NOx，使吸附劑再生回用。該法對NOx的凈化效率高，且能回收有用的NOx。但由于吸附劑的吸附容量小，需要的吸附劑量大，因而設(shè)備龐大、投資高、功率消耗大。

排煙脫硝方法還包括：燃燒法、石灰-石膏法、電子束照射法等。

焦?fàn)t加熱煤氣在焦?fàn)t燃燒室立火道內(nèi)的燃燒屬于擴(kuò)散燃燒，在燃燒過程中，氮氧化物的生成機(jī)理主要有：1)熱力型：高溫燃燒引起；2)燃料型：燃料中有含氮物質(zhì)；3)快速型：燃料濃度過高。在焦?fàn)t加熱燃燒過程中產(chǎn)生的氮氧化物95％來自于熱力型。

熱力型NOx生成濃度的兩個(gè)主要因素：高溫，高溫區(qū)滯留時(shí)間。

從熱力型NOx曲線可以看出，在溫度低于1500K時(shí)，熱力型的氮氧化物濃度很低，當(dāng)溫度超過1500K以后，熱力型的氮氧化物濃度呈指數(shù)規(guī)律快速增長。

四、控制措施和效益

焦?fàn)t標(biāo)準(zhǔn)火道溫度一般控制在1200～1350℃（比火焰鋒面溫度低：200～300℃），略高于熱力型的氮氧化物溫度曲線的拐點(diǎn)（1500K）?；鹧鏈囟龋ㄌ貏e是火焰鋒面溫度）隨加熱燃燒控制狀況的不同，一般都在1400～1700℃范圍內(nèi)，高于熱力型的氮氧化物溫度曲線的拐點(diǎn)。因此控制火焰溫度（特別是火焰鋒面溫度）是控制焦?fàn)t氮氧化物排放的關(guān)鍵所在。控制煤氣燃燒速度，降低火焰鋒面溫度。從源頭上控制NOx的產(chǎn)生，控制效果好，投資非常低。

焦?fàn)t煤氣脫氫和凈化

焦?fàn)t煤氣富含大量氫氣（55～60%），另外還含有少量的氨和化物。焦?fàn)t煤氣回爐加熱前應(yīng)盡量脫出氨和化物。氫氣不僅是寶貴的化工原料，而且氫氣的燃燒速度快。焦?fàn)t煤氣脫出氫氣可以為后續(xù)加氫單元提供原料。

脫氫焦?fàn)t煤氣摻混廢氣

焦?fàn)t煤氣脫氫后摻混廢氣還可以有限降低可燃組分濃度，降低燃燒速度，從而降低火焰鋒面溫度。

獨(dú)立焦化企業(yè)延伸產(chǎn)業(yè)鏈

焦化嚴(yán)重產(chǎn)能過剩，獨(dú)立焦化企業(yè)只有通過延伸產(chǎn)業(yè)鏈才能求生存謀發(fā)展。氫氣是下游產(chǎn)業(yè)鏈的*的原材料，通過焦?fàn)t煤氣脫氫不僅可以實(shí)現(xiàn)前端治理NOx排放量的目的，也為企業(yè)的發(fā)展和技術(shù)進(jìn)步夯實(shí)了基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)了環(huán)保的綜合治理和可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，為企業(yè)創(chuàng)造財(cái)富。

五、焦?fàn)t調(diào)火和焦?fàn)t溫度分析系統(tǒng)

焦?fàn)t爐體的嚴(yán)密性和氣流分布的均勻性是降低NOx排放濃度的前提條件和基本保障。

焦?fàn)t氣流分布的均勻性既有設(shè)計(jì)計(jì)算是否合理的因素也有調(diào)火工作是否及時(shí)準(zhǔn)確的原因。

焦?fàn)t爐體的嚴(yán)密性（串漏率）與設(shè)計(jì)、施工和生產(chǎn)維護(hù)息息相關(guān)，并且隨著爐齡的增加，焦?fàn)t爐體的串漏率會(huì)愈加嚴(yán)重。

應(yīng)用*的焦?fàn)t溫度分析系統(tǒng)對焦?fàn)t爐體加熱狀況和串漏情況進(jìn)行預(yù)判，在溫度分析系統(tǒng)的指導(dǎo)下合理的對焦?fàn)t進(jìn)行調(diào)火和熱工操作，可以有效的降低NOx的排放量。

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