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        煤化工行業(yè)氮氧化物排放系數(shù)研究

        2019-04-27 07:39:18蘭玲玲楊霈霖
        山東化工 2019年7期
        關(guān)鍵詞:合成氨氮氧化物煤化工

        蘭玲玲,楊霈霖

        (兗礦榆林精細(xì)化工有限公司,陜西 榆林 719000)

        氮氧化物的排放源一般包括移動源和固定源,移動源主要是汽車尾氣的排放,固定源則是人們生活以及工業(yè)生產(chǎn)中的排放。我國能源結(jié)構(gòu)中煤炭占有很大的比例,其在生產(chǎn)過程中會排放大量的氮氧化物,因此需要使用一些清潔技術(shù),對其進(jìn)行有效的控制。

        1 工程概述

        我國某煤化工企業(yè)主要是制作甲醇、合成氨以及一些下游商品,重點商品包括合成氨:28×104t、CO(NH2)2:52×104t、CH3OCH3:11×104t、C2H6O:51×104t,這些都是我國煤化工行業(yè)中的重點商品。因此本文將此企業(yè)作為研究對象,主要研究和分析煤化工行業(yè)生產(chǎn)過程中氮氧化物的排放量,并且得出氮氧化物的排放系數(shù)。這樣主要是為了了解煤炭生產(chǎn)過程中氮氧化物的釋放情況,從而采取一些優(yōu)化措施對氮氧化物的釋放系數(shù)進(jìn)行優(yōu)化,為氮氧化物的污染控制提供一些參考[1]。

        2 材料和方法

        2.1 實驗材料

        本文主要研究的煤化工企業(yè)中使用煤主要是某省的華亭煤,對此煤進(jìn)行檢測得出的剖析結(jié)果為:氫含量為3.75%;碳含量為55.61%;全水分為13%;含硫量為0.32%;揮發(fā)分為28.55%;灰分為18.75%;干基高位發(fā)熱量為5843 kcl/kg;接收基地位發(fā)熱量為4726 kcl/kg。

        2.2 信息來源

        不同的煤化工企業(yè)污染物釋放的方式也存在很大的不同,C2H6O和合成氨生產(chǎn)過程中污染物的排放主要有兩種方式,第一種是酸性氣體在經(jīng)過硫回收裝備之后利用燃燒爐對其進(jìn)行燃燒,從煙囪中排放出去;第二種是生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染物經(jīng)過火炬燃燒進(jìn)行排放。CH3OCH3生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染物的排放方式主要是通過火炬燃燒進(jìn)行排放。CO(NH2)2生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染物主要是通過中壓吸收塔以及低壓吸收塔中的煙囪進(jìn)行排放。因此,根據(jù)污染物排放方式的不同,得到氮氧化物的來源也存在很大的不同。CO(NH2)2和硫回收以及低壓塔主要是經(jīng)過現(xiàn)場檢測得到的,而火炬釋放中的主要是通過模擬燃燒試驗來得到的[2]。

        2.3 試驗方式

        首先進(jìn)行現(xiàn)場檢測,檢測的時候需要挑選煤化工企業(yè)中生產(chǎn)情況滿足相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、運行可靠的階段進(jìn)行。硫回收設(shè)備的檢測地方主要是是焚燒爐煙囪的外部,而CO(NH2)2生產(chǎn)工藝的檢測主要是中壓塔和低壓塔的煙囪口位置。檢測的時候使用的工具主要是綜合煙氣剖析儀,并且檢測的壓力在9.46 hPa左右,檢測溫度在35.8 ℃,檢測時間持續(xù)一天,并且為全天候的檢測。每個小時需要檢測六次,并且持續(xù)的時間為10 min,從而得出平均值。檢測的時候需要保證檢測對象的運行可靠,并且其工作狀態(tài)為全負(fù)荷狀態(tài)。雖然檢測的時間只有兩天,但是如果檢測的環(huán)境和試驗條件比較良好的話,那么檢測的結(jié)果也能夠充分的代表煤化工企業(yè)中正常生產(chǎn)過程中氮氧化物的排放情況。

        其次是進(jìn)行模擬燃燒試驗,主要是針對火炬體系中的氮氧化物排放量進(jìn)行模擬燃燒試驗。先將燃燒設(shè)備安裝在制定的位置,然后將水封箱和火炬的整體管線的采樣口進(jìn)行供氣,一般需要持續(xù)五到十分鐘。當(dāng)排放掉水封箱頂端的所有空氣之后,需要連接采樣設(shè)備以及水封箱,并且收集火炬氣體,將采集球以及液化氣分別連接到燃燒設(shè)備中開展燃燒試驗。燃燒的過程中需要保證氣體的輸入量是穩(wěn)定不變的,并且在煙囪的相應(yīng)位置進(jìn)行檢測工作,測量氮氧化物和煙氣的排放濃度,然后進(jìn)行相應(yīng)的分析和計算。燃燒實驗中搜集火炬燃燒氣體的時候需要保證煤化工企業(yè)在正常狀態(tài)下運行,并且生產(chǎn)的過程為全負(fù)荷生產(chǎn)狀態(tài),火炬的氣體流量要能夠反映出煤化工企業(yè)的真實情況,這樣才能夠得到煤化工企業(yè)中火炬體系的氮氧化物的排放情況。

        最后是對試驗結(jié)果進(jìn)行處理,試驗中取得的所有信息都需要進(jìn)行科學(xué)的使用,處理信息的時候可以使用相關(guān)的計算機(jī)軟件,比如Spss18.0,還可以結(jié)合使用SIGMAPLOT10.0制圖軟件來得到相關(guān)的結(jié)果。

        3 結(jié)果和討論

        3.1 氮氧化物釋放系數(shù)研究

        通過現(xiàn)場的檢測結(jié)果以及模擬實驗可以得出,C2H6O生產(chǎn)過程中氮氧化物的排放系數(shù)為42.34~87.5 g/t,平均釋放量為73.76 g/t,并且主要的來源是火炬燃燒。合成氨生產(chǎn)過程中氮氧化物的釋放系數(shù)為214.63~321.62 g/t,平均釋放量為235.45 g/t,并且主要的來源是火炬燃燒。CH3OCH3生產(chǎn)過程中氮氧化物的排放系數(shù)為62.34~146.55 g/t,平均釋放量為97.76 g/t。每生產(chǎn)一頓尿素會排放的氮氧化物的數(shù)量為0.23~0.43 g,平均釋放量為0.4 g,并且主要的來源是中壓塔的排放[3]。

        合成氨以及C2H6O生產(chǎn)過程中主要使用的原料是原煤,而CH3OCH3生產(chǎn)過程中的原料主要是C2H6O。計算氮氧化物釋放系數(shù)的過程中,需要將二甲醚和尿素生產(chǎn)過程中所有的甲醇以及合成氨轉(zhuǎn)換為生產(chǎn)此原料中需要消耗的原煤的數(shù)量,這樣就可以通過消耗的原料煤來計算出各個生產(chǎn)過程中氮氧化物釋放系數(shù)。通過相應(yīng)的計算可以得出,以單位消耗的原料為前提的時候,C2H6O生產(chǎn)過程中氮氧化物的排放系數(shù)為29.34~51.5 g/t,平均釋放量為44.76 g/t。合成氨生產(chǎn)過程中氮氧化物的釋放系數(shù)為118.63~169.62 g/t,平均釋放量為144.45 g/t。CH3OCH3生產(chǎn)過程中氮氧化物的排放系數(shù)為23.34~52.55 g/t,平均釋放量為37.76 g/t。每消耗一噸原煤會排放的氮氧化物的數(shù)量為0.15~0.26 g,平均釋放量為0.23 g。這個計算結(jié)果就能夠說明氮氧化物的釋放系數(shù)和氮含量的關(guān)系。根據(jù)目前各種不同的鍋爐中釋放的污染物研究可以得出,在使用不同煤種的時候,煙氣中的氮氧化物和原煤中的氮含量呈正比。因此,使用原煤的過程中氮氧化物的釋放系數(shù)主要與原料中的氮含量有關(guān),但是還需要進(jìn)行多次的試驗進(jìn)行驗證。本文主要是根據(jù)煤化工企業(yè)中四種生產(chǎn)原料的氮氧化物的釋放系數(shù)進(jìn)行研究,受到技術(shù)條件以及試驗環(huán)境的影響,還存在很多需要進(jìn)行優(yōu)化的地方,因此需要不斷對煤化工企業(yè)中氮氧化物的釋放系數(shù)進(jìn)行研究。

        3.2 診斷

        C2H6O生產(chǎn)過程中氮氧化物的排放系數(shù)為154.34~251.5 g/t,平均釋放量為210.76 g/t。CH3OCH3生產(chǎn)過程中氮氧化物的排放系數(shù)為23.34~53.55 g/t,平均釋放量為36.76 g/t。合成氨生產(chǎn)過程中氮氧化物的釋放系數(shù)為245.63~358.62 g/t,平均釋放量為304.45 g/t。CO(NH2)2生產(chǎn)過程中氮氧化物的釋放系數(shù)為14.63~27.62 g/t,平均釋放量為20.45 g/t。

        將煤炭作為主要的原料進(jìn)行使用的時候,那么氮氧化物的釋放系數(shù)要比煤炭的燃燒進(jìn)程要低。因此在計算煤化工企業(yè)中的氮氧化物的釋放系數(shù)的時候,不能夠根據(jù)原煤的燃燒系數(shù)進(jìn)行計算,這樣得出的結(jié)果會出現(xiàn)較大的偏差。因此,要想得到煤化工行業(yè)中的空氣污染物的釋放量,就需要針對某一個污染物的釋放系數(shù)進(jìn)行詳細(xì)的研究。

        4 結(jié)束語

        隨著時代的不斷發(fā)展以及環(huán)境保護(hù)的要求,需要對煤化工行業(yè)中的氮氧化物的釋放系數(shù)進(jìn)行研究。相關(guān)的企業(yè)要重視起來,根據(jù)自己的實際情況以及特點來開展針對性的試驗,全面了解企業(yè)中的氮氧化物的釋放系數(shù)。這樣才能夠保證減少煤化工行業(yè)中的污染物的排放,減少對環(huán)境的污染,從而達(dá)到人與自然的和諧相處。

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