焦炉装煤烟尘成分的监测与计算.docVIP

焦炉装煤烟尘成分的监测与计算? ???赵光明 李??斌 晋日亚（中北大学化工与环境学院，太原030051)? ? 因焦炉装煤烟尘中的污染物占炼焦过程中全部污染物的50%～60%。所以，治理焦炉装煤烟尘是非常重要的环节。但对于焦炉装煤烟尘量的计算更为重要，不仅关系到治理效果，还关系到设备能力和设备选型，并直接影响工程费用、基建投资及投产后的操作费用。? ? 监测焦炉装煤烟尘主要成分的浓度，并计算分析其排放量也非常重要，特别是有毒有害的多环芳烃，直接关系到焦炉操作工人的身心健康。但国内外文献尚未对焦炉装煤烟尘中的颗粒物、CO、 SO2 、H2S、水气、多环芳烃等浓度的全面监测与排放量计算的研究。本课题对装煤烟尘主要污染物进行了监测与计算，可为焦炉装煤烟尘的治理工程提供理论依据。1? ? 焦炉装煤烟尘量的计算1.1??焦炉装煤烟尘的来源? ? 焦炉装煤时，炭化室内产生大量烟尘，致使炭化室内压力在短时间内突然上升，部分烟尘不能及时从上升管导出，而从装煤孔喷出。装煤烟尘的主要来源为：? ? (1) 装煤时炭化室中被填充煤置换出的空气；? ? (2) 入炉煤与高温炉墙接触时，煤中的挥发物产生裂解而生成的荒煤气；? ? (3) 煤中水分在炉内高温下蒸发生成的水蒸汽；? ? (4) 平煤过程中从小炉内门进入炉内的空气；? ? (5) 烟尘从装煤孔逸出时夹带的细煤粉。1.2??焦炉装煤烟尘量的计算? ? 不同的焦炉设备，其烟气量的计算方法不同。现以最普通的6m焦炉为例，初步计算每孔炭化室的装煤烟尘量。6m焦炉每孔炭化室的装煤量为29吨, 每吨煤在炼焦过程中的煤气发生量为320～340m3。根据经验与实测，装煤烟尘的产生速率约为结焦过程中烟气产生速率的7倍。结焦时间按18h计算，则装煤烟尘的产气速率V1可按下式计算。? ?? ?? ?? ???V1 ＝ 7GV0／T ＝ (7×29×330)/18 ＝ 3722 m3/h? ? （1）? ?? ?? ?? ?? ?? ?取整值为3700 m3/h? ?? ?式中：? ? G － 每孔炭化室的装煤量，取29吨? ? V0 －炼焦过程中每吨煤的煤气发生量，取设计的平均值330m3? ? T －结焦时间，取18h? ? 焦炉每孔炭化室的装煤、平煤时间共计为3min左右，则在装煤、平煤过程中，焦炉产生的烟尘量V2为：? ?? ?? ? V2 ＝ (3700×3)/60 ＝185 m3? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?（2）? ? 目前，我国通用的焦炉设计中，都采用了高压氨水喷射消烟装炉技术，装煤时在上升管根部形成一定吸力，炭化室内的烟尘约有60％由上升管吸入集气管，其余的40％从装煤孔逸出。因此，无组织排放时，从装煤孔逸出的烟尘量V3为：? ?? ?? ?? ?V3 ＝ 40%×V2 ＝ 40%×185＝74m3? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ?? ? (3)2? ?焦炉装煤烟尘成分的监测2.1??主要成分的分析? ? 从装煤过程和炭化室内的反应机理分析，装煤烟尘的主要成分为：O2、N2、颗粒物、水蒸汽、CO、 CO2、SO2、H2S、CH4 ,还有一定量的气态有机物及被颗粒物吸附的有机物等。2.2??主要成分的监测? ? 对焦炉装煤烟尘中主要成分的监测，主要根据相关的国家标准监测方法和现有监测方法的研究成果。根据不同的污染物，择优制定了监测方案并选择了精密的监测仪器。监测仪器有粉尘浓度在线监测仪、km900烟气分析仪、色谱-质谱联机监测仪、氧气检测仪、氮气检测仪、一氧化碳检测仪等。? ? 鉴于现场条件，采样时制作了采样器专用支架，安装在装煤孔上方500mm处。在支架位置处布设采样点，每次可采3组样，分别采取3种不同成分的样品，分7次完成一孔炭化室烟尘全量成分的监测。先后一共做了5次全量成分的监测，取5次监测结果的平均值作为此次研究的取值。装煤烟尘的主要成分见表1，装煤烟尘的主要污染物质量浓度见2。? ?? ?? ?? ?? ?? ?表1? ? 装煤烟尘的主要成分（％） O2N2水蒸汽CO2COH2SCH4SO2NOx有机物其他7.664.516.21.91.84.20.80.050.020.052.88? ?? ?? ?? ?? ???表2? ?装煤烟尘的主要污染物质量浓度（mg/m3） TSPSO2NOxCOCH4H2S有机物苯并［a］芘BSO2235156231722450571463750111600.00582.31注：TSP为固体悬浮物；有机物、苯并［a］芘、BSO（苯可溶物）均为气态。3?