张博伦

（河钢集团邯钢公司邯宝焦化厂）

摘要：鉴于当前环保形势下对于CO排放量的要求越来越严格，本文简要阐述使用高炉煤气加热的7m焦炉CO产生来源与降低CO排放的临时措施。分析了高炉煤气用量与CO排放量的关系，引入干熄炉烟气后CO含量变化，焦炉加热过程中CO排放量变化。在没有脱除CO设备的前提下，尽量降低排放量的措施办法，为接下来CO在线数据排放要求做好充足准备。

关键词：7m焦炉；加热系统；CO排放

1  焦炉简介

邯宝焦化厂现有4座JNX70-Ⅱ型焦炉，为双联复热式顶装煤7m焦炉，于2008年陆续投产。其中1、2号焦炉为一系统，3、4号焦炉为二系统，每个系统配备1个烟囱。每座焦炉有炭化室42个，每个燃烧室34个立火道，炭化室设计装煤量为40吨，设计焦炭产量27吨。焦炉加热系统使用高炉煤气加热，在其中掺入1%-3%的焦炉煤气提高热值。2018年3月，建成并投产两套焦炉烟气脱硫脱硝净化装置，采用SDA脱硫和SCR脱硝技术，每个系统单独一套。2022年2月，投产SDS脱硫系统。2023年开始监测CO数据，发现二系统烟气中CO浓度较高，有时实测浓度在10000mg/ m³以上，为此多次实验探究降低CO排放量办法，调整焦炉加热工艺，摸索高炉煤气消耗量与CO排放量数据，期望找到在保证焦炉温度正常的前提下，最大化减少CO排放的基本参数。

2  CO排放来源探究

2.1  高炉煤气用量与CO排放关系

高炉煤气CO含量为23%-33%，焦炉煤气CO含量为5%-8%。目前邯宝焦化厂4座焦炉均采用高炉煤气加热，高炉煤气含CO量较高，分析排放CO中有一部分是高炉煤气在燃烧室未完全燃烧，随废气经脱硫脱硝后从烟囱排放。为了探究高炉煤气用量与CO排放量关系，本次调整了4座焦炉工艺进行数据对比，一系统降低高炉煤气消耗4000m³/h，，二系统降低高炉煤气消耗6000m³/h，对比分析8点至13点CO排放量如下表1-1：

表2-1 CO排放量统计表

由表中数据可以看出，一系统11点小时排放量为1698kg，比8、9点平均减少617kg，12点减少727kg。高炉煤气密度取平均值1.30kg/ m³，含CO量取平均值28%，4000m³含CO量为1456kg。这说明本次降低的4000 m³高炉煤气中有783kgCO燃烧，占比53.8%，剩余46.2%随烟气排放至大气中。其中排放的CO中有一部分未完全燃烧，一部分未经过燃烧室，从蓄热室主墙串漏至下降火道，随烟气排放。

二系统调整6000 m³高炉煤气用量，含CO量为2184kg，二系统11点减少CO排放1219kg，12点减少CO排放量1089kg，平均1154kg，数据表示，本次降低的6000m³高炉煤气中燃烧高炉煤气为1029kg，占比47.2%，剩余52.8%。对比一二系统数据发现，二系统燃烧高炉煤气量少，两系统烟气氧含量在7.5%左右，说明二系统炉墙串漏更为严重。实际情况下3、4号炉乱签号多，3号炉101#-103#蓄热室可能烧损，4号炉151#-153#蓄热室可能烧损。

综上分析，修复蓄热室主单墙，减少高炉煤气串漏量，有助于减少CO排放。密封废气盘及两叉部、蓄热室封墙等部位可以减少高炉煤气泄漏量，间接增加进入烟气中的CO含量，使CO排放量增多。

为继续对比数据，从一系统3月23日-25日取多点进行对比分析，煤气量范围包括9.2万km³/h -9.7万km³/h，数据如下表2-2：

表2-2小时CO平均排放量统计表

根据表中数据可以看出，随着煤气量减少，CO小时排放量逐步减少，将表中数据按照煤气量从大至小排列，并制作出分布图如下图2-1：

图2-1小时排放CO量与高炉煤气流量关系图

图中看出，在高炉煤气含量为92 km³/h-97 km³/h的区间内，CO小时排放数量与高炉煤气流量成线性关系，根据线性回归方程公式求得关系方程为：

y=1170x-9072 

将第一次数据分析中一系统96km³/h降低至92km³/h高炉煤气流量带入方程中，发现方程存在一定误差，原因为高炉煤气流量与CO排放量并不只存在线性关系，还与当时的高炉煤气含C量及空气量有关。本次取三天数据分析，其中高炉煤气热值发生明显波动，推测CO含量也会存在波动。将方程带入二系统数据中发现，误差更大，原因为一二系统加热参数不同，其CO排放量与一系统存在差距。

根据本次试验假设，当邯宝焦化厂一系统高炉煤气流量只在特定区间内，且高炉煤气成份没有波动的情况下，两者之间接近特定的线性方程。当高炉煤气流量降低至某一范围，燃烧的CO占比增大，排放的CO占比减少，当流量升高至某一范围时，燃烧的CO占比减少，排放的CO占比增大。

2.2焦炉加热与CO排放关系

本次研究的焦炉交换时间为20分钟，取一系统8点至8点20数据如下表2-3：

表2-3 CO排放量统计表

图2-2 CO排放量分析图

由表中数据看出，废气排放量在20分、30分、40分有略微下降，CO实测浓度在这个时间有大幅上涨现象，对应的正是1、2号焦炉加热系统交换时间。由此分析，在焦炉加热交换过程中，煤气砣与废气砣动作时，有废气砣未关严的情况发生，部分高炉煤气随废气排放，排放量为4672mg/min，小时排放量为2.8kg。这部分CO排放主要治理办法为逐个打开废气盘，处理煤气砣，使下降时煤气砣密封完好，上升时废气坨密封完好。

2.3干熄焦烟气与CO排放关系

一二系统脱硫脱硝均引入干熄焦烟气，烟气中含有少量焦炉煤气，也含有CO，本次一系统干熄焦检修，分别取检修前五天及检修时五天数据分析如下表2-4：

表2-4 CO排放量统计表

图2-3 CO排放量对比分析图

3月14日-3月18日日均CO排放量为50256kg，3月25日-3月29日平均日排放37619kg，日均差值12636kg，小时差值527kg，一系统废气量为300000 m³/h，则可计算出小时平均差值1755mg/ m³。

二系统查找干熄焦定修时数据进行分析，发现无干熄焦烟气后CO排放量平均每分钟差值为2500 mg/ m³。

3    排放CO数据分析

总结以上分析内容，烟囱排放的CO来源为高炉煤气未燃烧部分，高炉煤气串漏部分、废气盘串漏部分、干熄焦烟气部分，且在特定区间内的CO排放量与高炉煤气流量接近线性关系。其中一系统日均排放CO量7000mg/ m³中，有1755mg/ m³CO来自干熄焦烟气，占比25%。二系统日均排放CO量9000 mg/m³，其中干熄焦烟气2500mg/m³，占比27.8%。

4.降低CO措施探讨

经数据对比后，减少CO排放重点是高炉煤气泄露部分及未燃烧部分，分为3方面，一是控制废气盘空气风门开度，调节空气过剩系数，使高炉煤气与空气充分混合燃烧，减少未燃烧CO排放；二是处理蓄热室主单墙，减少高炉煤气串漏；三是调整干熄焦烟气含量，降低CO排放。废气砣泄露占比很小，但是及时处理、密封也可小幅减少CO排放。在此基础上，减少高炉煤气用量也可明显降低CO排放量，对于焦炉工艺，增加更多的焦炉煤气，既可以保证焦炉温度达到标准值，又可减少CO排放。

本次探究仅是初步分析数据，最终治理CO排量的办法还需探索，总的来说是从两大方面处理，一是根源上减少CO泄露，通过控制高炉煤气燃烧量来减少高炉煤气用量，二是采用催化法或吸附法控制排量中的CO，从而满足国家日益严峻的环保管控要求。

参考文献

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