張博倫

（河鋼集團(tuán)邯鋼公司邯寶焦化廠）

摘要：鑒于當(dāng)前環(huán)保形勢(shì)下對(duì)于CO排放量的要求越來(lái)越嚴(yán)格，本文簡(jiǎn)要闡述使用高爐煤氣加熱的7m焦?fàn)tCO產(chǎn)生來(lái)源與降低CO排放的臨時(shí)措施。分析了高爐煤氣用量與CO排放量的關(guān)系，引入干熄爐煙氣后CO含量變化，焦?fàn)t加熱過(guò)程中CO排放量變化。在沒(méi)有脫除CO設(shè)備的前提下，盡量降低排放量的措施辦法，為接下來(lái)CO在線數(shù)據(jù)排放要求做好充足準(zhǔn)備。

關(guān)鍵詞：7m焦?fàn)t；加熱系統(tǒng)；CO排放

1  焦?fàn)t簡(jiǎn)介

邯寶焦化廠現(xiàn)有4座JNX70-Ⅱ型焦?fàn)t，為雙聯(lián)復(fù)熱式頂裝煤7m焦?fàn)t，于2008年陸續(xù)投產(chǎn)。其中1、2號(hào)焦?fàn)t為一系統(tǒng)，3、4號(hào)焦?fàn)t為二系統(tǒng)，每個(gè)系統(tǒng)配備1個(gè)煙囪。每座焦?fàn)t有炭化室42個(gè)，每個(gè)燃燒室34個(gè)立火道，炭化室設(shè)計(jì)裝煤量為40噸，設(shè)計(jì)焦炭產(chǎn)量27噸。焦?fàn)t加熱系統(tǒng)使用高爐煤氣加熱，在其中摻入1%-3%的焦?fàn)t煤氣提高熱值。2018年3月，建成并投產(chǎn)兩套焦?fàn)t煙氣脫硫脫硝凈化裝置，采用SDA脫硫和SCR脫硝技術(shù)，每個(gè)系統(tǒng)單獨(dú)一套。2022年2月，投產(chǎn)SDS脫硫系統(tǒng)。2023年開(kāi)始監(jiān)測(cè)CO數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)二系統(tǒng)煙氣中CO濃度較高，有時(shí)實(shí)測(cè)濃度在10000mg/ m³以上，為此多次實(shí)驗(yàn)探究降低CO排放量辦法，調(diào)整焦?fàn)t加熱工藝，摸索高爐煤氣消耗量與CO排放量數(shù)據(jù)，期望找到在保證焦?fàn)t溫度正常的前提下，最大化減少CO排放的基本參數(shù)。

2  CO排放來(lái)源探究

2.1  高爐煤氣用量與CO排放關(guān)系

高爐煤氣CO含量為23%-33%，焦?fàn)t煤氣CO含量為5%-8%。目前邯寶焦化廠4座焦?fàn)t均采用高爐煤氣加熱，高爐煤氣含CO量較高，分析排放CO中有一部分是高爐煤氣在燃燒室未完全燃燒，隨廢氣經(jīng)脫硫脫硝后從煙囪排放。為了探究高爐煤氣用量與CO排放量關(guān)系，本次調(diào)整了4座焦?fàn)t工藝進(jìn)行數(shù)據(jù)對(duì)比，一系統(tǒng)降低高爐煤氣消耗4000m³/h，，二系統(tǒng)降低高爐煤氣消耗6000m³/h，對(duì)比分析8點(diǎn)至13點(diǎn)CO排放量如下表1-1：

表2-1 CO排放量統(tǒng)計(jì)表

由表中數(shù)據(jù)可以看出，一系統(tǒng)11點(diǎn)小時(shí)排放量為1698kg，比8、9點(diǎn)平均減少617kg，12點(diǎn)減少727kg。高爐煤氣密度取平均值1.30kg/ m³，含CO量取平均值28%，4000m³含CO量為1456kg。這說(shuō)明本次降低的4000 m³高爐煤氣中有783kgCO燃燒，占比53.8%，剩余46.2%隨煙氣排放至大氣中。其中排放的CO中有一部分未完全燃燒，一部分未經(jīng)過(guò)燃燒室，從蓄熱室主墻串漏至下降火道，隨煙氣排放。

二系統(tǒng)調(diào)整6000 m³高爐煤氣用量，含CO量為2184kg，二系統(tǒng)11點(diǎn)減少CO排放1219kg，12點(diǎn)減少CO排放量1089kg，平均1154kg，數(shù)據(jù)表示，本次降低的6000m³高爐煤氣中燃燒高爐煤氣為1029kg，占比47.2%，剩余52.8%。對(duì)比一二系統(tǒng)數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，二系統(tǒng)燃燒高爐煤氣量少，兩系統(tǒng)煙氣氧含量在7.5%左右，說(shuō)明二系統(tǒng)爐墻串漏更為嚴(yán)重。實(shí)際情況下3、4號(hào)爐亂簽號(hào)多，3號(hào)爐101#-103#蓄熱室可能燒損，4號(hào)爐151#-153#蓄熱室可能燒損。

綜上分析，修復(fù)蓄熱室主單墻，減少高爐煤氣串漏量，有助于減少CO排放。密封廢氣盤(pán)及兩叉部、蓄熱室封墻等部位可以減少高爐煤氣泄漏量，間接增加進(jìn)入煙氣中的CO含量，使CO排放量增多。

為繼續(xù)對(duì)比數(shù)據(jù)，從一系統(tǒng)3月23日-25日取多點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比分析，煤氣量范圍包括9.2萬(wàn)km³/h -9.7萬(wàn)km³/h，數(shù)據(jù)如下表2-2：

表2-2小時(shí)CO平均排放量統(tǒng)計(jì)表

根據(jù)表中數(shù)據(jù)可以看出，隨著煤氣量減少，CO小時(shí)排放量逐步減少，將表中數(shù)據(jù)按照煤氣量從大至小排列，并制作出分布圖如下圖2-1：

圖2-1小時(shí)排放CO量與高爐煤氣流量關(guān)系圖

圖中看出，在高爐煤氣含量為92 km³/h-97 km³/h的區(qū)間內(nèi)，CO小時(shí)排放數(shù)量與高爐煤氣流量成線性關(guān)系，根據(jù)線性回歸方程公式求得關(guān)系方程為：

y=1170x-9072 

將第一次數(shù)據(jù)分析中一系統(tǒng)96km³/h降低至92km³/h高爐煤氣流量帶入方程中，發(fā)現(xiàn)方程存在一定誤差，原因?yàn)楦郀t煤氣流量與CO排放量并不只存在線性關(guān)系，還與當(dāng)時(shí)的高爐煤氣含C量及空氣量有關(guān)。本次取三天數(shù)據(jù)分析，其中高爐煤氣熱值發(fā)生明顯波動(dòng)，推測(cè)CO含量也會(huì)存在波動(dòng)。將方程帶入二系統(tǒng)數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)，誤差更大，原因?yàn)橐欢到y(tǒng)加熱參數(shù)不同，其CO排放量與一系統(tǒng)存在差距。

根據(jù)本次試驗(yàn)假設(shè)，當(dāng)邯寶焦化廠一系統(tǒng)高爐煤氣流量只在特定區(qū)間內(nèi)，且高爐煤氣成份沒(méi)有波動(dòng)的情況下，兩者之間接近特定的線性方程。當(dāng)高爐煤氣流量降低至某一范圍，燃燒的CO占比增大，排放的CO占比減少，當(dāng)流量升高至某一范圍時(shí)，燃燒的CO占比減少，排放的CO占比增大。

2.2焦?fàn)t加熱與CO排放關(guān)系

本次研究的焦?fàn)t交換時(shí)間為20分鐘，取一系統(tǒng)8點(diǎn)至8點(diǎn)20數(shù)據(jù)如下表2-3：

表2-3 CO排放量統(tǒng)計(jì)表

圖2-2 CO排放量分析圖

由表中數(shù)據(jù)看出，廢氣排放量在20分、30分、40分有略微下降，CO實(shí)測(cè)濃度在這個(gè)時(shí)間有大幅上漲現(xiàn)象，對(duì)應(yīng)的正是1、2號(hào)焦?fàn)t加熱系統(tǒng)交換時(shí)間。由此分析，在焦?fàn)t加熱交換過(guò)程中，煤氣砣與廢氣砣動(dòng)作時(shí)，有廢氣砣未關(guān)嚴(yán)的情況發(fā)生，部分高爐煤氣隨廢氣排放，排放量為4672mg/min，小時(shí)排放量為2.8kg。這部分CO排放主要治理辦法為逐個(gè)打開(kāi)廢氣盤(pán)，處理煤氣砣，使下降時(shí)煤氣砣密封完好，上升時(shí)廢氣坨密封完好。

2.3干熄焦煙氣與CO排放關(guān)系

一二系統(tǒng)脫硫脫硝均引入干熄焦煙氣，煙氣中含有少量焦?fàn)t煤氣，也含有CO，本次一系統(tǒng)干熄焦檢修，分別取檢修前五天及檢修時(shí)五天數(shù)據(jù)分析如下表2-4：

表2-4 CO排放量統(tǒng)計(jì)表

圖2-3 CO排放量對(duì)比分析圖

3月14日-3月18日日均CO排放量為50256kg，3月25日-3月29日平均日排放37619kg，日均差值12636kg，小時(shí)差值527kg，一系統(tǒng)廢氣量為300000 m³/h，則可計(jì)算出小時(shí)平均差值1755mg/ m³。

二系統(tǒng)查找干熄焦定修時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)無(wú)干熄焦煙氣后CO排放量平均每分鐘差值為2500 mg/ m³。

3    排放CO數(shù)據(jù)分析

總結(jié)以上分析內(nèi)容，煙囪排放的CO來(lái)源為高爐煤氣未燃燒部分，高爐煤氣串漏部分、廢氣盤(pán)串漏部分、干熄焦煙氣部分，且在特定區(qū)間內(nèi)的CO排放量與高爐煤氣流量接近線性關(guān)系。其中一系統(tǒng)日均排放CO量7000mg/ m³中，有1755mg/ m³CO來(lái)自干熄焦煙氣，占比25%。二系統(tǒng)日均排放CO量9000 mg/m³，其中干熄焦煙氣2500mg/m³，占比27.8%。

4.降低CO措施探討

經(jīng)數(shù)據(jù)對(duì)比后，減少CO排放重點(diǎn)是高爐煤氣泄露部分及未燃燒部分，分為3方面，一是控制廢氣盤(pán)空氣風(fēng)門(mén)開(kāi)度，調(diào)節(jié)空氣過(guò)剩系數(shù)，使高爐煤氣與空氣充分混合燃燒，減少未燃燒CO排放；二是處理蓄熱室主單墻，減少高爐煤氣串漏；三是調(diào)整干熄焦煙氣含量，降低CO排放。廢氣砣泄露占比很小，但是及時(shí)處理、密封也可小幅減少CO排放。在此基礎(chǔ)上，減少高爐煤氣用量也可明顯降低CO排放量，對(duì)于焦?fàn)t工藝，增加更多的焦?fàn)t煤氣，既可以保證焦?fàn)t溫度達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)值，又可減少CO排放。

本次探究?jī)H是初步分析數(shù)據(jù)，最終治理CO排量的辦法還需探索，總的來(lái)說(shuō)是從兩大方面處理，一是根源上減少CO泄露，通過(guò)控制高爐煤氣燃燒量來(lái)減少高爐煤氣用量，二是采用催化法或吸附法控制排量中的CO，從而滿足國(guó)家日益嚴(yán)峻的環(huán)保管控要求。

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