WX-103系列
焦炉烟囱气NOX控制装置简介

发明：20151010737956.4、201520869771.4
 
   

 一、技改背景
焦炉煤气在焦炉燃烧室内燃烧时会产生氮氧化物（NOx），氮氧化物通常多指NO和NO2的混合物，氮氧化物排入大气会污染环境，上世纪80代中期，发达国家就视其为有害气体，提出了控制排放标准。
目前发达国家焦炉烟囱气NOx排放控制标准，基本上是质量浓度以NOx计不大于500mg/m3（废气中O2含量折算至5％时）。
随着我国经济的快速发展，对焦炉排放氮氧化物的危害也日益重视，并制订了排放控制标准。目前，我国焦炉烟囱气NOx执行的排放标准是限值500mg/m3，“特别地区”焦炉烟囱气NOx排放标准是限值150mg/m3，但多数在用焦炉，尤其是大量5.5米及以上焦炉，其烟囱气NOx排放量一般都在600~1800mg/m3之间。
现有焦炉烟囱气NOx控制技术分为燃烧中控制技术和燃烧后控制技术。
燃烧后控制技术，一般采用催化分解技术对焦炉烟囱废气中的NOx进行分解或转化处理，其处理装置投资巨大（2000万元以上），运行费用高昂（500万元/年以上）。
燃烧中控制技术包括废气循环、分段加热、贫化煤气或空气等技术都有应用，其特点是投资少、运行费用低，但都需要在焦炉设计阶段做好安排，对于已投产焦炉，至今缺乏有效的实用方法和装置，随着环保要求的不断提高，已成为制约焦化企业生存和发展的重要因素。 
    本公司的发明产品--WX-103系列装置是一种燃烧中控制技术产品，该装置可通过贫化空气的方法，使焦炉烟囱气NOx含量得到有效控制，同时还可在一定程度上改善焦炉高向加热水平。
    二、控制原理
焦炉烟囱气中的氮氧化物形成机理基本可归结为2大类型：一是温度热力型NO，即来源于空气中的N2和02在高温下反应生成NO；二是含N组分燃料型NO，即煤气中的含N组份燃烧形成的NO。
    大量实验研究证明，对于绝大多数焦炉，温度热力型NO对废气中NOX 的贡献率达95%以上，因此只要将*类型的NO控制在适当水平，就可以有效地控制烟囱气中NOX 的含量。
中冶焦耐院对焦炉烟囱气中的NOX 形成机理做过大量实验研究，使用焦炉煤气加热时，实际燃烧温度高于1750℃，烟囱废气中的NOX 含量将呈几何级数倍增，反之亦然。
WX-103系列装置正是依据上述基础研究结论研制而成，该装置可以将烟道废气直接吹入风门内，通过贫化助燃空气，淡化燃气和氧气浓度，减缓局部燃烧强度，降低实际燃烧温度，消除NO的生成条件，从而实现控制烟囱气NOX排放量的目的，实际运行证明，立火道高向加热也有明显改善。
三、产品简介
WX-103系列装置是我司研发的第三代技术产品，通过系统的工业化设计，解决了*代和第二代装置中存在的诸如漏气、偏移、不便调试、换向不可靠和安全预防等一系列细节缺陷，保证了系统运行的可靠性与安全性。
WX-103系列装置由废气引出装置、废气输送与交换装置、废气混入装置及仪表电控等四部分构成。
如下图示，废气引出装置利用引风机将焦炉烟道废气从焦炉总烟道中引出，经废气输送与交换装置将焦炉烟道废气送入废气混入装置，烟道废气与风门吸入的空气混合后经预热进入燃烧室。
  
    1、废气引出装置
该装置包括引风机、进口管道及闸阀、出口管道及放散装置等组成。
引风机选型与焦炉大小有关，由于直接抽取300℃左右的高温烟气，必须选
用耐高温风机，管线选型布局也充分考虑了热胀冷缩等不利影响。
    同时，为调节废气量的需要，风机需配置变频调速器。
2、废气输送与交换装置
该装置由4台自动切断阀和4条废气输送管道构成，安装在焦炉机焦两侧
的废气开闭器上方，如上图示，其前端与风机出口总管连接，其下部与N+1（N为炭化室数）套废气混入装置连接。
    （1）自动切断阀采用耐高温硬密封蝶阀，并与焦炉换向机联锁，实现废气混入与空气风门的同步切换；
    （2）废气输送管道置于焦炉废气开闭器上方，并配置一定数量的膨胀节以消除热胀冷缩造成的影响。
3、废气混入装置
    每座焦炉机焦侧均配置N+1套废气混入装置，并与风门对应。
该装置由废气支管、调节阀及混风法兰等构成，其上端直接连接废气输送管，下端直接接入废气开闭器对应的风门内。
4、电控仪表装置
该装置主要用于风机输出压力控制、自动连锁换向和安全防范等，可根据需要灵活配置。
四、调试
本装置投运时必须进行相应的调试方可实现稳定运行。
五、效果
该装置的*代技术和第二代技术已在某2×55孔5.5米焦炉运行6个月，设计总能力仅发挥30%，焦炉烟囱气NOX 排放量从800mg/m3左右降低到300mg/m3左右。
目前，第三代技术产品正在山东另一5.5米焦炉施工。