煤化工行業(yè)氮氧化物排放系數(shù)研究

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(dòng)源和固定源，移動(dòng)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(huì)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(diǎn)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(diǎn)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(shí)驗(yàn)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(yàn)來得到的[2]。

2.3 試驗(yàn)方式

首先進(jìn)行現(xiàn)場檢測，檢測的時(shí)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(yùn)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(shí)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(shí)間持續(xù)一天，并且為全天候的檢測。每個(gè)小時(shí)需要檢測六次，并且持續(xù)的時(shí)間為10 min，從而得出平均值。檢測的時(shí)候需要保證檢測對象的運(yùn)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(shí)間只有兩天，但是如果檢測的環(huán)境和試驗(yàn)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(yàn)，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(yàn)。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(yàn)。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(jì)算。燃燒實(shí)驗(yàn)中搜集火炬燃燒氣體的時(shí)候需要保證煤化工企業(yè)在正常狀態(tài)下運(yùn)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(shí)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(yàn)結(jié)果進(jìn)行處理，試驗(yàn)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(shí)候可以使用相關(guān)的計(jì)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(shí)驗(yàn)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(huì)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(jì)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(jì)算出各個(gè)生產(chǎn)過程中氮氧化物釋放系數(shù)。通過相應(yīng)的計(jì)算可以得出，以單位消耗的原料為前提的時(shí)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(huì)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(gè)計(jì)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(shí)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(yàn)進(jìn)行驗(yàn)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(yàn)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(shí)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(jì)算煤化工企業(yè)中的氮氧化物的釋放系數(shù)的時(shí)候，不能夠根據(jù)原煤的燃燒系數(shù)進(jìn)行計(jì)算，這樣得出的結(jié)果會(huì)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(gè)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(shí)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(shí)際情況以及特點(diǎn)來開展針對性的試驗(yàn)，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。