降低焦炉烟气NOX排放量的前端治理技术原理

一、焦化企业焦炉烟气NOx的排放现状

独立的焦化企业，COG加热，NOx的排放量普遍在800～2000mg/m3；钢铁联合企业配套的焦化厂普遍采用BFG或者MG加热，NOx的排放量普遍在350～650mg/m3。

二、焦化企业焦炉烟气脱硝技术（DeNOx）的应用现状

目前国内主要采用废气脱硝技术（后端治理）控制氮氧化物。废气脱硝主要分为以下几种方法：1)选择性催化还原法；2)选择性非催化还原法；3)液体吸收法；4)吸附法。其中选择性催化还原法SCR脱硫脱硝投资运行成本如下：一组焦炉大约4000～6000万元（年焦炭产量60～150万吨）；运行成本大约20-30元/吨焦

选择性非催化还原SNCR：在一定温度下废气中的NOx被液氨或者尿素等还原剂还原为氮气。选择性非催化还原法反应温度高、燃料耗量大，需增设热回收装置，投资较大，在国内外应用较少。

选择性催化还原SCR：在一定温度（300～350℃）和催化剂作用下，废气中的NOx与还原剂（液氨）反应被还原为氮气。此法具有流程简单、设备少、操作温度低和还原剂用量少等优点，工业上广泛应用于火电行业。

液体吸收法：NOx是酸性气体，可采用水或某些碱性溶液来吸收，投资少，能以酸盐等形式回收废气中的NOx，达到综合利用的目的。包括碱性溶液中和吸收法、氧化吸收法、氧化还原吸收法等。

吸附法：采用固体吸附剂吸附废气中的NOx，在一定条件下脱附NOx，使吸附剂再生回用。该法对NOx的净化效率高，且能回收有用的NOx。但由于吸附剂的吸附容量小，需要的吸附剂量大，因而设备庞大、投资高、功率消耗大。

排烟脱硝方法还包括：燃烧法、石灰-石膏法、电子束照射法等，其中石灰-石膏法可同时脱除烟气中的SO2和NOx，是一种值得推广的方法。

焦炉加热煤气在焦炉燃烧室立火道内的燃烧属于扩散燃烧，在燃烧过程中，氮氧化物的生成机理主要有：1)热力型：高温燃烧引起；2)燃料型：燃料中有含氮物质；3)快速型：燃料浓度过高。在焦炉加热燃烧过程中产生的氮氧化物95％来自于热力型。

热力型NOx生成浓度的两个主要因素：高温，高温区滞留时间。

从热力型NOx曲线可以看出，在温度低于1500K时，热力型的氮氧化物浓度很低，当温度超过1500K以后，热力型的氮氧化物浓度呈指数规律快速增长。

三、控制措施和效益

焦炉标准火道温度一般控制在1200～1350℃（比火焰锋面温度低：200～300℃），略高于热力型的氮氧化物温度曲线的拐点（1500K）。火焰温度（特别是火焰锋面温度）随加热燃烧控制状况的不同，一般都在1400～1700℃范围内，高于热力型的氮氧化物温度曲线的拐点。因此控制火焰温度（特别是火焰锋面温度）是控制焦炉氮氧化物排放的关键所在。控制煤气燃烧速度，降低火焰锋面温度。从源头上控制NOx的产生，控制效果好，投资非常低。

焦炉煤气脱氢和净化

焦炉煤气富含大量氢气（55～60%），另外还含有少量的氨等。焦炉煤气回炉加热前应尽量脱出氨等。氢气不仅是宝贵的化工原料，而且氢气的燃烧速度快。焦炉煤气脱出氢气可以为后续加氢单元提供原料。

脱氢焦炉煤气掺混废气

焦炉煤气脱氢后掺混废气还可以有限降低可燃组分浓度，降低燃烧速度，从而降低火焰锋面温度。

独立焦化企业延伸产业链

焦化严重产能过剩，独立焦化企业只有通过延伸产业链才能求生存谋发展。氢气是下游产业链的*的原材料，通过焦炉煤气脱氢不仅可以实现前端治理NOx排放量的目的，也为企业的发展和技术进步夯实了基础，实现了环保的综合治理和可持续发展目标，为企业创造财富。

五、焦炉调火和焦炉温度分析系统

焦炉炉体的严密性和气流分布的均匀性是降低NOx排放浓度的前提条件和基本保障。

焦炉气流分布的均匀性既有设计计算是否合理的因素也有调火工作是否及时准确的原因。

焦炉炉体的严密性（串漏率）与设计、施工和生产维护息息相关，并且随着炉龄的增加，焦炉炉体的串漏率会愈加严重。

应用*的焦炉温度分析系统对焦炉炉体加热状况和串漏情况进行预判，在温度分析系统的指导下合理的对焦炉进行调火和热工操作，可以有效的降低NOx的排放量。

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