鞍钢焦炉烟气污染物排放现状与控制

4.1废气循环
　　烟气循环是目前使用较多的低NOx燃烧技术。在空气预热器前抽取一部分低温烟气直接送入炉膛，或者渗入一次风或二次风中。因烟气的吸热和对氧气的稀释作用会降低燃烧速度和炉内温度，故抑制了热力型NOx的生成。立火道采用废气循环可以降低煤气中可燃成分和空气中氧的浓度，并增加气流速度，从而拉长火焰，有利于焦饼上下加热均匀，改善焦炭质量，缩短结焦时间，增加产量并降低耗热量。烟气循环法特别适用于含氮量低的燃料。经验表明，烟气再循环量一般控制在10%-20%，若超过30%，则会降低燃烧效率，降氮效果最高达25%。
　　4.2分段加热
　　分段加热一般是只用空气分段，或空气和贫煤气分段供给加热。采用分段加热一般都是7m以上的焦炉，由于焦炉较大，分段加热可以使焦炉受热更均匀，鞍钢西区的7m焦炉也采用了分段加热技术。
　　废气循环与分段加热技术是在设计焦炉时就已经设计完成。对于已经运行多年的焦炉，炉体结构、加热方式等条件已固定不能更改。目前运行的焦炉大多有废气循环的功能，而分段加热技术一般在7m以上大型焦炉才有应用，中小型焦炉基本没有。而通过控制实际燃烧温度减少温度热力型NOx，对于无论何种类型的焦炉都有实际操作的可能性。
　　4.3控制实际燃烧温度
　　焦炉使用高炉煤气或混合煤气加热，燃烧过程中所生成的主要是温度热力型NOx。当空气过剩系数α=1.1，空气预热到1100℃高炉煤气理论燃烧温度为2150℃实际燃烧温度比测定的火道温度相差200℃右，燃烧温度稍有衰减，实际燃烧温度介于理论燃烧温度和测定火道温度之间，这就为NOx的生成提供了适宜的高温环境。
　　1)降低火道温度。燃烧室火道区域的高温环境是产生温度热力型NOx的直接原因。在保证焦炭质量的前提下，可适当降低火道标准温度。
　　2)降低空气过剩系数。煤气燃烧所需的空气量减少，燃烧过程氧含量也降低，使煤气在较小的空气过剩系数下燃烧，可达到减轻NOx生成的目的。试验表明，当立火道的空气过剩系数由1.4降到1.25时，立火道上下温差缩小了15℃右，相当于降低了立火道中的燃烧温度。
　　3)优化焦炉热工制度。调整焦炉的直行和横排温度均匀性，避免出现高温火道和系统性温度偏差现象，NOx也就失去了生成的条件。
　　4)改变焦炉煤气组分。燃料中的含氮化合物有20%-80%转化为NOx。控制对焦炉煤气的掺混比例，既降低了煤气的燃烧温度，又抑制了NOx的生成。
　　5焦炉烟气SO2控制
　　焦炉烟气中SO2来源主要是三个方面，一是焦炉加热用煤气中H2S燃烧所生成的SO2;二是焦炉加热用煤气有机硫燃烧所生成的SO2;三是因焦炉炉体串漏导致荒煤气进入燃烧系统，其中所含的全硫化物燃烧所生成的SO2。
　　SO2的排放量取决于加热煤气的种类。当用高炉煤气加热时，因高炉煤气含硫量低，所以废气中SO2含量不高。如果用焦炉煤气加热，虽然焦炉煤气有脱硫工艺，但是还是有一定含量的H2S未净化干净以及焦炉煤气中存在有机硫，最后变成SO2通过烟囱排放。有资料显示，焦炉煤气在脱硫以后，H2S的含量在焦炉煤气中仍可达到20-800mg/m3。焦炉荒煤气中有机硫总质量浓度为500-900mg/m3，其中含硫质量浓度300-600mg/m3。在焦炉煤气净化过程中，几乎所有工序均具脱除有机硫化物的作用，只是工艺过程条件越适合有机硫化物的脱除，其脱除率也越高。焦炉炉体窜漏导致的荒煤气中硫化物从炭化室经炉墙缝隙窜漏至燃烧室，并燃烧生成SO2，从而导致焦炉烟囱废气中SO2浓度升高。荒煤气含硫化物总质量浓度一般为6500-10000mg/m3，是净化后煤气的15-25倍。使用混合煤气，由于焦炉煤气比例较低，此时SO2的主要来源是炉体串漏的荒煤气带来的，特别是运行寿命到达中后期的焦炉，炉体串漏处较多，会导致烟气中SO2的含量较高，所以加强对焦炉的日常维护减少炉体串漏是减少SO2排放的主要措施。此外，虽然仅有少量荒煤气窜漏，也会对焦炉烟囱废气SO2排放浓度达标构成严重影响。
　　6鞍钢焦炉烟气污染物排放情况
在燃料成分一样的前提下，空气过剩系数高的焦炉，烟气所产生的NOx就较高;由数据3、4、5可以看出，空气过剩系数相同或者相近，燃料成分中含焦炉煤气多的产生NOx浓度较高。6m焦炉采用了废气循环技术，7m焦炉采用了废气循环与分段加热技术相结合。由数据5、6可以看出，使用燃料成分相同，即使7m焦炉的空气过剩系数较高，但是产生的NOx也是较低的，主要原因在于7m焦炉采用了废气循环与分段加热技术相结合，降低了NOx的产生。7m焦炉炉龄较短，基本没有炉墙串漏的情况，所以即使使用了高炉煤气掺烧3%的焦炉煤气，SO2排放也达到国家标准。而6m焦炉炉龄较长，有的焦炉已经使用超过10年，炉墙串漏较多，即使使用高炉煤气做加热燃料，SO2的排放也超出国家最新标准。由此可见，炉墙串漏对SO2排放指标影响较大。
　　7结语
　　对于使用高炉煤气或者混合煤气加热的焦炉，在不采用终端治理的情况下，通过积极控制焦炉立火道温度、控制空气过剩系数，降低焦炉烟气中NOx排放，使焦炉烟气的排放达到新标准要求;同时加强对焦炉的日常维护管理，减少炉体串漏，能最大限度的减少SOx的排放。
 (来源：炼钢)