張博倫

（河鋼集團邯鋼公司邯寶焦化廠）

摘要：鑒于當前環保形勢下對于CO排放量的要求越來越嚴格，本文簡要闡述使用高爐煤氣加熱的7m焦爐CO產生來源與降低CO排放的臨時措施。分析了高爐煤氣用量與CO排放量的關系，引入干熄爐煙氣后CO含量變化，焦爐加熱過程中CO排放量變化。在沒有脫除CO設備的前提下，盡量降低排放量的措施辦法，為接下來CO在線數據排放要求做好充足準備。

關鍵詞：7m焦爐；加熱系統；CO排放

1  焦爐簡介

邯寶焦化廠現有4座JNX70-Ⅱ型焦爐，為雙聯復熱式頂裝煤7m焦爐，于2008年陸續投產。其中1、2號焦爐為一系統，3、4號焦爐為二系統，每個系統配備1個煙囪。每座焦爐有炭化室42個，每個燃燒室34個立火道，炭化室設計裝煤量為40噸，設計焦炭產量27噸。焦爐加熱系統使用高爐煤氣加熱，在其中摻入1%-3%的焦爐煤氣提高熱值。2018年3月，建成并投產兩套焦爐煙氣脫硫脫硝凈化裝置，采用SDA脫硫和SCR脫硝技術，每個系統單獨一套。2022年2月，投產SDS脫硫系統。2023年開始監測CO數據，發現二系統煙氣中CO濃度較高，有時實測濃度在10000mg/ m³以上，為此多次實驗探究降低CO排放量辦法，調整焦爐加熱工藝，摸索高爐煤氣消耗量與CO排放量數據，期望找到在保證焦爐溫度正常的前提下，最大化減少CO排放的基本參數。

2  CO排放來源探究

2.1  高爐煤氣用量與CO排放關系

高爐煤氣CO含量為23%-33%，焦爐煤氣CO含量為5%-8%。目前邯寶焦化廠4座焦爐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排放量關系，本次調整了4座焦爐工藝進行數據對比，一系統降低高爐煤氣消耗4000m³/h，，二系統降低高爐煤氣消耗6000m³/h，對比分析8點至13點CO排放量如下表1-1：

表2-1 CO排放量統計表

由表中數據可以看出，一系統11點小時排放量為1698kg，比8、9點平均減少617kg，12點減少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，一部分未經過燃燒室，從蓄熱室主墻串漏至下降火道，隨煙氣排放。

二系統調整6000 m³高爐煤氣用量，含CO量為2184kg，二系統11點減少CO排放1219kg，12點減少CO排放量1089kg，平均1154kg，數據表示，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%。對比一二系統數據發現，二系統燃燒高爐煤氣量少，兩系統煙氣氧含量在7.5%左右，說明二系統爐墻串漏更為嚴重。實際情況下3、4號爐亂簽號多，3號爐101#-103#蓄熱室可能燒損，4號爐151#-153#蓄熱室可能燒損。

綜上分析，修復蓄熱室主單墻，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，間接增加進入煙氣中的CO含量，使CO排放量增多。

為繼續對比數據，從一系統3月23日-25日取多點進行對比分析，煤氣量范圍包括9.2萬km³/h -9.7萬km³/h，數據如下表2-2：

表2-2小時CO平均排放量統計表

根據表中數據可以看出，隨著煤氣量減少，CO小時排放量逐步減少，將表中數據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小時排放CO量與高爐煤氣流量關系圖

圖中看出，在高爐煤氣含量為92 km³/h-97 km³/h的區間內，CO小時排放數量與高爐煤氣流量成線性關系，根據線性回歸方程公式求得關系方程為：

y=1170x-9072 

將第一次數據分析中一系統96km³/h降低至92km³/h高爐煤氣流量帶入方程中，發現方程存在一定誤差，原因為高爐煤氣流量與CO排放量并不只存在線性關系，還與當時的高爐煤氣含C量及空氣量有關。本次取三天數據分析，其中高爐煤氣熱值發生明顯波動，推測CO含量也會存在波動。將方程帶入二系統數據中發現，誤差更大，原因為一二系統加熱參數不同，其CO排放量與一系統存在差距。

根據本次試驗假設，當邯寶焦化廠一系統高爐煤氣流量只在特定區間內，且高爐煤氣成份沒有波動的情況下，兩者之間接近特定的線性方程。當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，當流量升高至某一范圍時，燃燒的CO占比減少，排放的CO占比增大。

2.2焦爐加熱與CO排放關系

本次研究的焦爐交換時間為20分鐘，取一系統8點至8點20數據如下表2-3：

表2-3 CO排放量統計表

圖2-2 CO排放量分析圖

由表中數據看出，廢氣排放量在20分、30分、40分有略微下降，CO實測濃度在這個時間有大幅上漲現象，對應的正是1、2號焦爐加熱系統交換時間。由此分析，在焦爐加熱交換過程中，煤氣砣與廢氣砣動作時，有廢氣砣未關嚴的情況發生，部分高爐煤氣隨廢氣排放，排放量為4672mg/min，小時排放量為2.8kg。這部分CO排放主要治理辦法為逐個打開廢氣盤，處理煤氣砣，使下降時煤氣砣密封完好，上升時廢氣坨密封完好。

2.3干熄焦煙氣與CO排放關系

一二系統脫硫脫硝均引入干熄焦煙氣，煙氣中含有少量焦爐煤氣，也含有CO，本次一系統干熄焦檢修，分別取檢修前五天及檢修時五天數據分析如下表2-4：

表2-4 CO排放量統計表

圖2-3 CO排放量對比分析圖

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，小時差值527kg，一系統廢氣量為300000 m³/h，則可計算出小時平均差值1755mg/ m³。

二系統查找干熄焦定修時數據進行分析，發現無干熄焦煙氣后CO排放量平均每分鐘差值為2500 mg/ m³。

3    排放CO數據分析

總結以上分析內容，煙囪排放的CO來源為高爐煤氣未燃燒部分，高爐煤氣串漏部分、廢氣盤串漏部分、干熄焦煙氣部分，且在特定區間內的CO排放量與高爐煤氣流量接近線性關系。其中一系統日均排放CO量7000mg/ m³中，有1755mg/ m³CO來自干熄焦煙氣，占比25%。二系統日均排放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

經數據對比后，減少CO排放重點是高爐煤氣泄露部分及未燃燒部分，分為3方面，一是控制廢氣盤空氣風門開度，調節空氣過剩系數，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，但是及時處理、密封也可小幅減少CO排放。在此基礎上，減少高爐煤氣用量也可明顯降低CO排放量，對于焦爐工藝，增加更多的焦爐煤氣，既可以保證焦爐溫度達到標準值，又可減少CO排放。

本次探究僅是初步分析數據，最終治理CO排量的辦法還需探索，總的來說是從兩大方面處理，一是根源上減少CO泄露，通過控制高爐煤氣燃燒量來減少高爐煤氣用量，二是采用催化法或吸附法控制排量中的CO，從而滿足國家日益嚴峻的環保管控要求。

參考文獻

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