工程碩士開題報告

1、級工程碩士學位研究生選題報告院化學工程與技術學院工程領域 煤化工研究生姓名楊希學號 指導教師姓名（學校） 顏家保指導教師姓名（企業(yè)）2014年9月27日、簡表中文焦爐煙囪污染物控制探索及應用課題名稱英文Research and applicati on of the coke ove n chi mneypolluta ntsc on trol課題來源V A.來源于企業(yè)B.其他課題類型A.研究課題VB.技術改造C.工程設計D.工程管理開題時間2014年9月27日選題考評小組成員姓名職稱簽名注：選題考評小組由 35名具有高級職稱的人員組成，其中至少有1人來自企業(yè)。二、課題立論依據(jù)（包括研究意義、

2、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析、參考文獻綜述）研究意義：焦炭主要用于冶金、機械、化工行業(yè)，是這些行業(yè)的主要原料和燃料，其中 70% 的焦炭用于冶金行業(yè)，而在冶金行業(yè)中，又有 90%的焦炭消耗于高爐煉鐵。在目前鐵 礦還原法的高爐煉鐵工藝仍占據(jù)主導地位，焦炭作為還原劑，提供還原鐵礦石所需的碳和熱，并在高爐中作為支撐料柱，為氣體穿過料層提供通道。高爐煉鐵的較比平均 為435kg/t,即每產(chǎn)生1噸生鐵需要焦炭435kg。因此，焦炭是高爐煉鐵的重要原料， 煉焦也是鋼鐵工業(yè)的一個重要組成部分。然而，煉焦的又是產(chǎn)生污染及其嚴重的產(chǎn)業(yè)。 焦炭在給人類社會帶來巨大經(jīng)濟利 益的同時，也使當?shù)丨h(huán)境遭受到極大的破壞。因此，煉焦生

3、產(chǎn)環(huán)節(jié)中產(chǎn)生污染的控制 顯得尤為重要。國家環(huán)保法規(guī)的日益嚴格及人們環(huán)保意識的不斷加強，作為化工生產(chǎn)行業(yè)的焦化 企業(yè)，在煉焦過程中產(chǎn)生的氮氧化物（NOx）引起極大關注，國家對此也相應出臺了 嚴厲的控制指標。GB161712012煉焦化學工業(yè)污染物排放標準已經(jīng)于 2012年 10月1日實施。標準中規(guī)定：現(xiàn)有企業(yè)自 2012年12月31日止，排放焦爐廢氣中的 NOx濃度要求小于800 mg/Nm3。2015年1月1日起，現(xiàn)有企業(yè)和建設企業(yè)排放焦爐 廢氣中的NOx濃度要求小于500 mg/Nm3。如何減少焦爐的NOx排放量，是煉焦企業(yè) 刻不容緩的任務。隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，對焦爐排放氮氧化物的危害也

4、日益重視， 并準備制訂 排放控制標準。本文將對氮氧化物在焦爐燃燒過程中的形成機理及控制措施進行論 述。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀：1、我國氮氧化物排放的現(xiàn)狀煉焦爐在生產(chǎn)焦炭的過程中會產(chǎn)生許多對環(huán)境有害的污染物，NOx便是其中的一類。NOx中所含的NO和NO2因子，是造成大氣污染的主要污染源之一， 它們能在大 氣中形成酸雨或酸霧，與碳氫化合物形成光學煙霧，破壞臭氧層等，對人體、職務均 有致毒損壞作用。焦爐由于其市場工藝的特殊性，氣煙囪排放廢氣所含的 NOx濃度較高，一般可 達到 500 700mg/Nm3,有的甚至高達 1300 mg/Nm3，其中 NO 占 90% 95%, NO2 占5% 10%。減少或

5、抑制NOx排放量，已經(jīng)引起世界各國的管飯關注。近二十年來，我國鋼鐵工業(yè)的飛速發(fā)展拉動了煉焦技術的進步，焦爐大型化的同時，淘汰裝備落后的炭化室高4.3m頂裝小焦爐。我國幾乎囊括了世界所有的先進焦 爐，冰開發(fā)了炭化室高7m的頂裝焦爐，形成了炭化室高6m的搗固系類焦爐。2012 念我國焦炭產(chǎn)量達到4.43億噸，成為世界焦炭生產(chǎn)大國，同時焦爐的環(huán)保裝備水平 也躍入世界煉焦技術強國。從20世紀50年代開始，我國煉焦爐就采用廢氣循環(huán)加熱 技術，即在燃燒室內(nèi)摻入燃燒后的廢氣，稀釋煤氣中可燃成分，一拉長火焰，促使完 全燃燒。目前，我國采用廢氣循環(huán)加熱技術的焦爐，燃料燃燒后從煙囪排出廢氣的NOx一般在600 9

6、00mg/Nm3。當煉焦爐采用廢氣循環(huán)加多段加熱的組技術時，如果采用 高爐煤氣加熱，可控制燃燒廢氣中 NOx<500 mg/Nm3,當采用焦爐煤氣加熱時，可 控制燃燒廢氣中NOx< 700 mg/Nm3?？梢钥闯?，當焦爐用高爐煤氣摻混焦爐煤氣加 熱時，焦爐廢氣中的NOX基本能滿足國家排放標準的要求；而當用焦爐煤氣加熱的 焦爐煙道廢氣中的NOx不能達到國家對NOx排放的要求。2、我國氮氧化物控制現(xiàn)狀近年來，我國不斷增加和修訂各行業(yè)氮氧化物排放限值，新修訂的環(huán)境空氣質(zhì) 量標準也收緊了二氧化氮的濃度限值。為了進一步扼制氮氧化物不斷增長的趨勢， 我國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展 十二五”規(guī)劃綱要已明

7、確在 十二五”期間將氮氧化物排 放量減少10%作為主要目標之一。氮氧化物具有多重的環(huán)境效應。 我國的氮氧化物排放近年來增長迅猛， 導致區(qū)域 臭氧和PM2.5污染加重，大范圍的灰霾現(xiàn)象時有發(fā)生。我國酸雨正在由硫酸型酸雨向 硫酸/硝酸復合型過渡，氮氧化物排放增加引起的氮沉降成為我國水體富營養(yǎng)化的重 要原因之一，氮氧化物中的二氧化氮更對人體健康也有著直接的危害，這些都對人民群眾的身體健康和生態(tài)環(huán)境造成了嚴重影響。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，人口不斷增長和能源消費量的增加，氮氧化物排放量已由 1980年的486萬噸增至2000年的1177萬噸。而據(jù)最新統(tǒng)計的結(jié)果，我國 2011年氮 氧化物排放量已達2273.

8、6萬噸，呈加速上升態(tài)勢。我國自2000年以來，不斷增加和修訂各行業(yè)氮氧化物排放限值。經(jīng)過修訂均增 加或者加嚴了針對氮氧化物的濃度限值。為進一步有效扼制氮氧化物排放，盡管因經(jīng)濟成本問題面臨來自行業(yè)方面的較大阻力，環(huán)境保護部近年來啟動了新一輪針對氮氧化物排放標準的制修訂工作。2012年2月29日，國務院常務會議同意發(fā)布新修訂的環(huán)境空氣質(zhì)量標準。新標準不僅增設了飽受關注PM2.5濃度限值，還增設臭氧8小時平均濃度限值，收緊 了二氧化氮的濃度限值。2012年國家頒布了新的煉焦化學工業(yè)污染物排放標準， 新標準對污染排放控制及污染物監(jiān)測的要求更加嚴格。我國氮氧化物減排形勢依然嚴峻。2011年前三季度，氮氧

9、化物排放量未有下降反 而上升7.2%，這為今后4年完成 十二五”期間將氮氧化物排放量減少10%目標帶來 巨大挑戰(zhàn)。3、參考文件1陳程夏，新型助燃劑在型煤燃燒中的研究及應用J 煤炭科學技術，1994,22(5): 35-36.1焦爐煙囪冒煙異?，F(xiàn)象分析及解決對策J.潔凈煤技術，2009,15(1)2焦爐冒煙問題的治理會議論文-2007,李燕飛3熱回收焦爐煙囪最高廢氣溫度的計算期刊論文卜燃料與化工2005,36(2)，嚴 國華4炭化室機側(cè)爐墻穿孔的原因和對策期刊論文卜燃料與化工2004,35(6)，程樂意5武鋼3#焦爐選用的主要耐火材料會議論文-2005，畢磊煉焦爐煙囪冒煙現(xiàn)象分析會議論文-200

10、7，劉東河7焦爐煙囪NO x排放控制芻議J.燃料與化工,2013(5)蔡承祐8N.Yuhara;H.Saegusa Reduction of Level in the Flue Gas from Coke Ove ns 19879H.Bertli ng New Developme nt of Heati ng System of Coke Ove n Bat-tery 198810焦爐加熱燃燒時氮氧化物形成機理及控制2009(06)，鐘英飛三、研究方案1. 研究內(nèi)容、研究目標和擬解決的關鍵問題研究內(nèi)容：1、氮氧化物的形成機理1.1溫度熱力型NC形成機理及控制1.2含氮組分燃料型N（形成機理及控

11、制1.3碳氫燃料快速型NO成機理及控制2、生產(chǎn)工藝指標及數(shù)據(jù)分析2.1廢氣氧含量的測量、分析2.2蓄頂溫度及小煙道溫度分析3、煙塵污染控制情況3.1分析煙塵產(chǎn)生源3.2防范控制措施及應用效果4、煙囪氮氧化物的治理根據(jù)對現(xiàn)有生產(chǎn)的數(shù)據(jù)分析，煙囪氮氧化物超標的治理應該從以下幾個方面進行：4.1降低火道內(nèi)的燃燒溫度；4.2控制火道內(nèi)的氧濃度；4.3減少串漏進燃燒系統(tǒng)的荒煤氣；4.4保證回爐煤氣的質(zhì)量（降低NH、HCN吡啶、喹啉等成分比例）。研究目標：總結(jié)現(xiàn)有煉焦環(huán)保技術措施，探索煙塵治理的有效措施。擬解決的關鍵問題：用分段加熱與廢氣循環(huán)相結(jié)合的方法進行對比分析，可見廢氣循環(huán)對降低NOX勺作用不容忽視

12、。但廢氣循環(huán)技術中，廢氣與上升氣流的煤氣和空氣混勻狀況是關鍵， 而混勻狀況又與燃燒空間的幾何形狀以及煤氣、空氣、廢氣的流速、壓力等有關， 而這些因素又難以用計算來表述，只有通過經(jīng)驗來摸索。廢氣、煤氣、空氣混勻程 度好，則減緩燃燒強度的效果就好，降低 NOX勺作用就大，否則就影響其作用。2. 擬采取的研究方法、技術路線 研究技術路線：焦爐煙囪污染物分析燃燒特性 生產(chǎn)實際工業(yè)分析 元素分析 污染物排放標NOx形成機理分析NQ濃度與立火道及燃燒室溫度等因素的的關系溫度熱力型NO含氮組分燃料型NO控制措施分析碳氫燃料快速型NO生產(chǎn)工藝優(yōu)化 環(huán)保設施選擇 操作技術方法監(jiān)測數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)分析 效果反饋應用效果評價3. 本研究的創(chuàng)新之處探討降低NOX勺可行方法及實施效果。4. 研究計劃及預期進展2014年3月2014年 8月：查閱國內(nèi)外資料及調(diào)研焦爐煙囪污染物控制措施，確 定研究方案。2014年9月2014年 10月：焦爐煙囪污染物控制措施實施效果研究。2014年11月2014年12