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，氮氧化物有N2O、NO、NO2、N2O3、N2O4和N2O5，總稱為NOx，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，同時(shí)破壞臭氧層，形成光化學(xué)煙霧，對(duì)人體具有致毒作用。因此，在燃燒過程中，必須對(duì)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《煉焦化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》對(duì)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：國(guó)際上焦?fàn)t煙氣中的含氧量要求為：5～7%）

　　一、焦化企業(yè)是NOx排放的主要來(lái)源之一

　　二、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M(jìn)G加熱，NOx的排放量普遍在350～650mg/m3。

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

　　目前國(guó)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(wàn)元（年焦炭產(chǎn)量60～150萬(wàn)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(guó)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?jiǎn)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(lái)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(duì)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，其中石灰-石膏法可同時(shí)脫除煙氣中的SO2和NOx，是一種值得推廣的方法。

　　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(lái)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(zhǎng)。

　　下圖為焦?fàn)t火道中心的溫度分布，火焰中心溫度最高點(diǎn)1850～2000K，高度約1.5m。

　　下圖為立火道寬度中心NO的濃度分布。從圖可看出，NO的生成主要集中在上升火道的高溫區(qū)，這也是熱力型NO的生成特點(diǎn)。