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焦炉氮氧化物生成机理及低氮脱硝技术研究

[日期:2017-06-12] 来源:《中氮肥》2017年第3期  作者: [字体: ]

焦炉氮氧化物生成机理及低氮脱硝技术研究

 

李双娟

(山西焦化集团有限公司,山西 洪洞  041606

 

[  ] 针对焦炉尤其是捣固型焦炉的特点,结合氮氧化物的生成机理及脱硝技术状况,阐述DN-SGT源头控脱硝技术——在增设自动加热装置的基础上,进行系统软硬件升级,即增设自动测温及控制装置、安装系统软件、建立数据模型,实现火焰温度、火落温度、焦饼温度、含氧量、氮氧化物的自动测量等。实践表明,DN-SGT源头控脱硝技术的应用,可节约焦炉煤气消耗量,减少氮氧化物的排放,降低人员的劳动强度。

[关键词] 焦炉;氮氧化物;脱硝技术;低温SCR烟气脱硝;DN-SGT源头控脱硝;应用情况

 [中图分类号] X 784  [文献标志码] B  [文章编号] 1004-9932201703-0071-04

 

1   

    “十二五”期间,国家大力推进节能减排工作,为响应号召,山西焦化集团有限公司加大了先进节能环保技术的研发和使用,积极对焦化装置实施改造升级,从源头削减和预防污染物的产生,节能降耗,提高资源的综合利用率。在此背景下,增设焦炉自动加热装置的项目应运而生,项目投运后节约了回炉煤气量,同时减少了温室气体CO2的排放。如今,随着环保要求的日趋严格,公司计划继续与高校合作,在现有自动加热装置的基础上对JN60型焦炉进行升级改造,引进DN-SGT源头控脱硝专利技术,使氮氧化物达标排放。

氮氧化物通常包括N2ONONO2N2O3NO3N2O4N2O5等,从大气污染的角度看,主要是NONO2。氮氧化物是造成酸雨、温室效应以及破坏大气臭氧层的主要物质之一,也是当前我国雾霾天气频发的罪魁祸首之一,对人体有致毒作用。因此,国家对氮氧化物的排放标准越来越严。2015年国家推行的氮氧化物(NOX)排放标准(烟囱取样)如下:一类地区(北京、上海等中心城市附近)NOX浓度≤150 mg/m3;二类地区(一般)NOX浓度≤500 mg/m3

国内大部分焦化企业的氮氧化物(NOX)排放量都在8001 500 mg/m3,尤其是捣固型焦炉,氮氧化物(NOX)排放量严重超标。因此,焦炉烟气中的NOX治理迫在眉睫。

2  氮氧化物生成机理

在燃烧过程中,氮氧化物的生成机理主要有热力型、快速型、燃料型3种。氮氧化物浓度与火焰温度的关系见图1。焦炉加热燃烧过程中产生的氮氧化物95%是热力型。

   1  氮氧化物浓度与火焰温度的关系曲线

2.1  温度热力型NOX

    热力型NOX是指燃烧过程中空气中的N2直接被氧化,氧原子和氮分子反应需要很大的活化能,所以热力型NOX主要是高温燃烧引起的,主要产生在燃烧火焰的下游区,其反应机理如下:

O+N2—→NO+N

N+O2—→NO+O

OH+N—→NO+H

    热力型NOX,其NOX生成浓度的决定性因素是高温以及在高温区的滞留时间,由图1可以看出,温度低于1 400 ℃,NOX浓度很低;当温度超过1 400 ℃以后,热力型的NOX浓度呈指数规律快速增长。

2.2  碳氢燃料快速型NOX

    快速型NOX是碳氢燃料在过量空气系数α0.70.8条件下混合燃烧生成,其生成区不在火焰下游,而是在火焰内部。快速型NOX是碳氢燃料燃烧且燃料过浓时所特有的现象,焦炉燃烧过程中生成量很小。

更多内容详见《中氮肥》2017年第3

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