降低焦炉烟气NOX排放量的前端治理技术原理

　　氮氧化物（NOx）是大气污染的主要有害物质之一，氮氧化物有N2O、NO、NO2、N2O3、N2O4和N2O5，总称为NOx，其中污染大气的主要氮氧化物是NO和NO2。大气中的氮氧化物是形成酸雨酸雾的主要污染物，同时破坏臭氧层，形成光化学烟雾，对人体具有致毒作用。因此，在燃烧过程中，必须对氮氧化物的排放进行严格控制。2015年1月1日开始执行的国家标准《炼焦化学工业污染物排放标准》对大气污染物NOX排放规定了限值如下：一般地区：500mg/Nm3，重点地区：150mg/Nm3。（注：国际上焦炉烟气中的含氧量要求为：5～7%）

　　一、焦化企业是NOx排放的主要来源之一

　　二、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。

　　三、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，能以硝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。

　　下图为焦炉火道中心的温度分布，火焰中心温度最高点1850～2000K，高度约1.5m。

　　下图为立火道宽度中心NO的浓度分布。从图可看出，NO的生成主要集中在上升火道的高温区，这也是热力型NO的生成特点。