一种利用弱氧环境控制焦炉烟囱二氧化硫排放浓度的方法与流程

本发明涉及一种利用弱氧环境控制焦炉烟囱二氧化硫排放浓度的方法。

背景技术：

近年来，随着党和政府提出关于保护环境的一系列重大发展战略部署，企业面临的环保压力不断增大。焦化行业作为钢铁行业上游的主要原料产业，其环保责任尤其重大。根据《炼焦化学工业污染物排放标准》(gb16171-2012)的规定，焦炉烟囱污染物so2排放限值为50mg/m³，特别排放地区限值为30mg/m³。

焦炉烟囱是焦炉主要的结构部件之一，其通过烟道和焦炉本体连接，在生产中有着重要的作用。焦炉烟囱的主要作用是导出燃烧后的热废气，同时在热浮力的作用下对其根部产生吸力，克服焦炉加热系统阻力和下降气流的热浮力，使焦炉系统内产生气体流动，实现连续加热。

目前，按照一般理论来讲，利用元素分析法追踪焦炉烟囱内二氧化硫的生成途径，二氧化硫的来源主要有以下两方面原因：一方面是在炭化室中形成焦炭的过程中伴随生成的荒煤气(主要含硫成分为h2s)窜漏进入燃烧室燃烧生成二氧化硫，另一方面是焦炉的加热煤气含h2s等含硫物质燃烧生成二氧化硫，综合以上分析，二氧化硫主要是由硫化氢燃烧生成。为了降低焦炉烟囱二氧化硫排放，在未增设焦炉烟道尾气脱硫脱硝装置的条件下，传统手段主要是从治理焦炉炉墙窜漏和监控焦炉加热煤气品质入手，但焦炉作为工业窑炉，其体积庞大、结构复杂，治理炉墙窜漏和监控加热煤气品质是一个长期、宏观的复杂过程，需要长期的大量投入，且结果的一一对应性并不强，线性关系不明显，针对瞬时性的指标走高趋势没有即时的应对措施，效果即时性不好，

由于焦炉烟囱内二氧化硫主要是由硫化氢燃烧生成，因此可利用硫化氢燃烧的化学反应特性，从化学反应的角度控制硫化氢燃烧生成二氧化硫，效果具有即时有效性。

该利用弱氧环境利用弱氧环境控制焦炉烟囱二氧化硫排放浓度的方法操作简便快捷，在不增设焦炉烟道尾气脱硫脱硝装置的前提下，克服传统宏观角度焦炉烟囱二氧化硫排放控制的不足，利用硫化氢燃烧的化学反应特性，解决控制焦炉烟囱二氧化硫排放的瞬时有效性，使其满足环保要求，效果显著，可靠性强。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种利用弱氧环境控制焦炉烟囱二氧化硫排放浓度的方法，利用硫化氢燃烧的化学反应特点，通过焦炉热工制度的配合，减少焦炉烟囱二氧化硫排放浓度。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明一种利用弱氧环境控制焦炉烟囱二氧化硫排放浓度的方法，通过控制焦炉吸力，来控制进入燃烧室的空气量，控制标准为保持烟气含氧量在10％及以下。

进一步的，通过烟道翻板调节烟道吸力。

进一步的，通过烟道翻板与自动调节的执行机构配合按照生产所需自动调节大小控制吸力。

进一步的，调节废气盘翻板和进风口大小人工控制吸力大小。

进一步的，控制标准为保持烟气含氧量在6％～8％。

与现有技术相比，本发明的有益技术效果：

解决了焦炉烟囱污染物二氧化硫排放控制的瞬时有效性问题，为解决焦炉烟囱二氧化硫排放问题提供了一种新的思路和方法。

具体实施方式

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：完全干燥的硫化氢在室温下不与空气中的氧气发生反应，但点火时能在空气中燃烧。根据硫化氢的燃烧原理，若氧气充足时，则反应生成二氧化硫和水，化学反应方程式如下：

2h2s 3o2＝2so2 2h2o

若氧气不足或温度较低时，则生成游离态的硫和水，化学反应方程式如下：

2h2s o2＝2s 2h2o

通过硫化氢的化学性质和燃烧反应来分析，控制参与硫化氢燃烧时空气的量，使硫化氢不完全燃烧生成单质硫，即可减少二氧化硫的生成量。生产实践中可通过控制焦炉烟囱吸力，减少空气量进入量，通过减小烟道吸力控制焦炉加热系统含氧量，但需要比较精准的控制，使烟道吸力既能满足硫化氢不完全燃烧时空气的配给量，又能保证焦炉正常的热工制度，满足焦炉的正常加热，在焦炉燃烧和排气系统中产生一个相对弱氧的燃烧环境。经过实践证明，保持焦炉烟气含氧量在6％～8％(如焦炉炉体窜漏严重，可适当放宽至10％及以下)，可在一定程度上控制焦炉烟囱内二氧化硫的排放浓度。

为了使硫化氢在低浓度氧气氛围下燃烧生成单质硫，减少二氧化硫的生成，需通过调整焦炉加热制度控制参与反应的氧气浓度。具体来讲，就是减小焦炉加热系统吸力。焦炉通过烟囱产生热浮力，烟囱依次通过分烟道、废气盘、小烟道、蓄热室与燃烧室相通，加热煤气和空气在燃烧室相遇燃烧，因此可通过控制焦炉吸力，来控制进入燃烧室的空气量。烟道翻板是调节烟道吸力的，翻板上部设有滚动轴承和止推轴承，轴承固定在槽钢架上，总烟道翻板投产后一般是固定的，分烟道翻板与自动调节的执行机构配合，按照生产所需自动调节大小控制吸力。也可以调节废气盘翻板和进风口大小人工控制吸力大小。

对于钢铁联合型焦化企业，焦炉一般设计为复热式，通常情况下烧高炉煤气加热，而高炉煤气会因高炉炉况的波动导致硫化氢含量波动，高炉煤气硫化氢含量是炼焦工序无法控制的外部因素，因此对于此类原因导致的二氧化硫排放无法从根本上得到控制解决。由燃烧计算可知，1m³高炉煤气燃烧时所需要的湿空气量为0.9m³左右，而焦炉煤气燃烧时所需要的湿空气量为5.5m³左右。带废气循环的焦炉，用高炉煤气加热时立火道空气过剩系数α值保持在1.2左右，小烟道出口处的空气过剩系数α值为1.25～1.30，控制焦炉吸力在标准值及以下运行，可有效保证硫化氢在弱氧条件下燃烧，减少二氧化硫的生成。在实际生产操作中，保持烟气含氧量在10％及以下，也可控制二氧化硫浓度相对稳定。

面对极端情况下二氧化硫排放浓度持续增大的情况，也可进一步减小焦炉吸力，控制烟气含氧量，但需保证焦炉最低加热所需吸力，保证煤气燃烧安全，防止爆炸。

以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

技术特征：

1.一种利用弱氧环境控制焦炉烟囱二氧化硫排放浓度的方法，其特征在于，通过控制焦炉吸力，来控制进入燃烧室的空气量，控制标准为保持烟气含氧量至10％及以下。

2.根据权利要求1所述的利用弱氧环境控制焦炉烟囱二氧化硫排放浓度的方法，其特征在于，通过烟道翻板调节烟道吸力。

3.根据权利要求2述的利用弱氧环境控制焦炉烟囱二氧化硫排放浓度的方法，其特征在于，通过烟道翻板与自动调节的执行机构配合按照生产所需自动调节大小控制吸力。

4.根据权利要求1或2所述的利用弱氧环境控制焦炉烟囱二氧化硫排放浓度的方法，其特征在于，调节废气盘翻板和进风口大小人工控制吸力大小。

5.根据权利要求1所述的利用弱氧环境控制焦炉烟囱二氧化硫排放浓度的方法，其特征在于，控制标准为保持烟气含氧量在6％～8％。

技术总结
本发明公开了一种利用弱氧环境控制焦炉烟囱二氧化硫排放浓度的方法，在焦炉尾气脱硫脱硝装置未投产的情况下，通过前端治理，控制焦炉吸力，来控制进入燃烧室的空气量，控制标准为保持烟气含氧量在6％～8％(如焦炉炉体窜漏严重，可适当放宽至10％及以下)。本发明利用硫化氢燃烧的化学反应特点，通过焦炉热工制度的配合，减少焦炉烟囱二氧化硫排放浓度。

技术研发人员：骆春嘉;张建;史小龙;仇振东;李春燕;张鲁斌
受保护的技术使用者：包头钢铁(集团)有限责任公司
技术研发日：2021.02.07
技术公布日：2021.06.15