2020/10/29 20:05:26
燒結(jié)機頭煙氣是鋼鐵行業(yè)SO2與NOx的主要排放源,在燒結(jié)反應(yīng)下燒結(jié)礦與燃料混合料會產(chǎn)生大量的SO2、NOx及顆粒物等污染物,嚴(yán)重污染自然生態(tài)環(huán)境。所以,冶金鋼鐵行業(yè)等應(yīng)嚴(yán)格依據(jù)國家出臺的有關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn),并充分掌握燒結(jié)煙氣聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù),基于此主要對相關(guān)工藝加以分析。
隨著環(huán)保部頒布實施了《鋼鐵燒結(jié)、球團工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》,各地后續(xù)也陸續(xù)出臺了更為嚴(yán)格的地方標(biāo)準(zhǔn),要求進一步嚴(yán)格控制燒結(jié)行業(yè)污染物排放指標(biāo)。但是現(xiàn)有的燒結(jié)煙氣脫硫脫硝設(shè)施無法滿足排放的要求,各燒結(jié)煙氣治理工藝還存在較多的問題。因此,深入研究燒結(jié)煙氣聯(lián)合脫硫脫硝工藝勢在必行。
1 燒結(jié)煙氣特征分析
燒結(jié)是將不同的含鐵原料以及其他必須組分,混合后投入到燒結(jié)機中進行高溫反應(yīng)的生產(chǎn)過程,該過程是一個復(fù)雜的物理化學(xué)反應(yīng)過程。燒結(jié)煙氣中含有大量的SO2、NOx、HCl、二噁英等多種污染物和粉塵,燒結(jié)煙氣的排放會對大氣環(huán)境造成嚴(yán)重污染,燒結(jié)煙氣主要成分與重度表如表1所示。
表1 燒結(jié)煙氣主要成分與重度表
1.1 SO2和NOx變化范圍大因燒結(jié)原料及配比的變化,不同燒結(jié)煙氣的 SO2濃度一般在400~5 000mg/m3波動,NOx濃度一般在150~600mg/m3。
1.2 具有較高溫度
因燒結(jié)是在高溫條件下發(fā)生的,導(dǎo)致在該過程中煙氣的排放溫度相對偏高,煙氣整體溫度維持在120~180℃。
1.3 具有較大含濕量及含氧量
主要是因為燒結(jié)工藝的需要,在燒結(jié)前,出于提升材料自身的透氣性,會增加其中的水分含量,燒結(jié)煙氣通常含濕量為9%~15%,燒結(jié)煙氣的含氧量一般為15%~18%。
1.4 具有較高粉塵濃度并含有多種污染物
燒結(jié)過程中鐵及相關(guān)化合物隨著煙氣逸出,形成高濃度粉塵。燒結(jié)煙氣中除含有 SO2、NOX、粉塵外,還含有重金屬、HCl、二噁英等。
2 有關(guān)工藝技術(shù)分析
2.1濕法脫硫+SCR脫硝組合工藝
傳統(tǒng)的脫硫工藝較多,其中應(yīng)用最廣的主要有鈣法和氨法脫硫,目前燒結(jié)廠現(xiàn)有的單獨脫硫工藝中多采用鈣法,其占比可達(dá)72.4%。鈣法脫硫的效率一般為90%~98%,能夠滿足燒結(jié)煙氣對 SO2的脫除要求。但是也存在系統(tǒng)組成復(fù)雜、能耗較高、設(shè)備易腐蝕等問題。
目前國內(nèi)應(yīng)用最多的脫硝工藝,主要是 SCR 脫硝和 SNCR 脫硝。SNCR 雖然系統(tǒng)簡單,投資較少,但是脫硝效率一般只有30%~50%,不能滿足燒結(jié)煙氣高濃度 NOx脫除的要求。SCR 脫硝工藝的脫硝效率較高,一般可達(dá) 70%~90%,但是對溫度要求較高,一般需要溫度在320~420℃。采用濕法脫硫 +SCR 脫硝組合工藝,需要將脫硫后50~80℃ 的低溫?zé)煔?,通過 MGGH、GGH 及熱風(fēng)爐等設(shè)備進行組合升溫至320~420℃,進一步增大了投資和系統(tǒng)的能耗。此種組合工藝,僅適用于燒結(jié)廠已經(jīng)配套有脫硫裝置,但根據(jù)環(huán)保要求,需新增脫硝裝置的狀況。
2.2 高能輻射–化學(xué)脫硫脫硝工藝
該項技術(shù)是最近幾年才出現(xiàn),從屬于脈沖電暈等離子體脫硫脫氮技術(shù)。具體原理是借助高壓脈沖將放電產(chǎn)生等離子體電暈,從而形成數(shù)量較大的氧化性粒子,將煙氣當(dāng)中的氧分子與水分子等進行裂解,NOx與 SO2等氧化形成 NO2與 SO3等,之后在 NH3的環(huán)境下送入氧化產(chǎn)物,形成硫酸銨、硝酸銨等有關(guān)微粒,然后通過電除塵器進行收集,達(dá)到清除排放尾氣含有的有毒有害物質(zhì),這項技術(shù)能實現(xiàn)脫除效率的提升,也是未來基于燒結(jié)煙氣聯(lián)合脫硫脫硝工藝的主要研究內(nèi)容。
2.3 干法聯(lián)合脫硫脫硝工藝
2.3.1 電子活化氧化
煙氣通過冷卻塔冷卻后,借助電子束照射,通過陰極發(fā)射而且經(jīng)過電場高速匯成高能電子束,當(dāng)煙氣受到電子束輻照時會形成自由基,然后同 SO2、NOx發(fā)生反應(yīng)形成硫酸與硝酸,送入氨氣環(huán)境中,會生成(NH4)2SO4氨鹽等產(chǎn)品。雖然脫硫脫硝效果較為理想,可是實際運行費用高昂而且用電量極高,加之脫硫設(shè)備價格昂貴,維護及運行系統(tǒng)具有較大工作量這些都是其阻礙因素。
2.3.2 固體吸附工藝
利用活性炭等碳質(zhì)材料吸附煙氣當(dāng)中硫與硝的功能,煙氣處理不必進行額外加熱也可以達(dá)到較高的脫硫、脫硝率,不僅不會生產(chǎn)額外粉塵而且其排出濃度低于10mg/m3。另外,固相吸附法還可以有效處理 SO2、HCl、汞等有害物質(zhì),碳物質(zhì)在進行吸附后還能回收再次進行深度處理,十分適合將煤炭、天然氣作為燃料的電力企業(yè)??墒沁@一方案短時間內(nèi)難以克服高溫,并且需要較大的一次性投入,若是長時間運行會降低吸附能力。
2.3.3 活性焦脫硫脫硝一體化工藝
活性焦工藝的基本原理為:燒結(jié)煙氣進入吸附塔后,煙氣均勻地穿過活性焦吸附層,在吸附層內(nèi) SO2、NOx等污染物被脫除,在脫硫脫硝反應(yīng)中,是物理吸附和化學(xué)吸附的結(jié)合的復(fù)合反應(yīng)。該工藝同時還能兼有脫二噁英及重金屬的 作用。
具體工藝為:煙氣通過活吸附裝置后被凈化,吸附飽和的活性焦靠重力沉降至運輸系統(tǒng),運至解吸再生裝置,通過高溫使活性焦再生,釋放出的高濃度 SO2混合氣體用于制備副產(chǎn)品硫酸,降低脫硫裝置的運行費用。再生后的活性焦經(jīng)篩選后由活性焦輸送系統(tǒng)送入活性焦吸附裝置循環(huán)使用,篩下的少量小顆?;钚越辜敖狗凼占笈湃霟焿m罐,可作為燃料送至燒結(jié)廠進行處理使用,同時也避免了活性焦中微量重金屬的富集。
活性焦脫硫技術(shù)的特點有:工藝簡單、流程流暢、布局緊湊;只需要一個系統(tǒng)就可以同時除去 SO2和 NOx,實現(xiàn)了脫除 SO2、NOx的一體化 ;可節(jié)省大量水資源,煙囪無明顯水汽外排;副產(chǎn)品為硫酸,有較高的利用價值;基本無廢水的產(chǎn)生,無自產(chǎn)固體廢物,因而無二次污染;設(shè)備運行維護方便,維護成本低。
2.4 濕法聯(lián)合工藝
將強氧化性與絡(luò)合劑等添加劑加入液相中,主要目的是處理一氧化氮難溶于水的問題,顯著提升脫硝率。氨 – 硫銨祛濕法脫硫是當(dāng)前常見的處理工藝,該項脫硫工藝具備一定脫硝能力,通常情況下便脫硝效率能達(dá)到20%~40%,針對 NOx的預(yù)處理可實現(xiàn)50% 左右的脫硝,依據(jù)氨法脫硫特征和現(xiàn)有氨法脫硫裝置相結(jié)合實現(xiàn)聯(lián)合脫硫脫硝處理,不僅投資少而且運行費用投入偏低,市場發(fā)展前景較為廣闊。
3 小結(jié)
當(dāng)前燒結(jié)煙氣聯(lián)合脫硫脫硝工藝存在許多現(xiàn)實問題有待解決,例如運行費用投入高昂、設(shè)備投資大、運行不穩(wěn)等,這在一定程度上阻礙了大規(guī)模普及現(xiàn)有技術(shù)。結(jié)合鋼鐵企業(yè)燒結(jié)具體情況,應(yīng)對技術(shù)要求、環(huán)境效益與經(jīng)濟成本等多方面因素充分考慮,應(yīng)從以下幾方面入手:首先,最大限度減少投資與運行投入;其次,簡化工藝過程;再次,應(yīng)用來源方便價格低廉的脫硫脫硝劑,最好應(yīng)用生產(chǎn)工序產(chǎn)生的堿性產(chǎn)物;最后,提高脫硫脫硝率,降低排放總量。
4 結(jié)束語
鋼行業(yè)在國民經(jīng)濟發(fā)展中發(fā)揮著舉足輕重的作用,雖然提高了國民經(jīng)濟發(fā)展速度,可資源能源的大量消耗,惡化周邊自然生態(tài)環(huán)境的問題不能忽視。所以,應(yīng)提高對燒結(jié)煙氣治理的重視,積極探索針對性更強的脫硫脫硝技術(shù),實現(xiàn)經(jīng)濟及環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展。通過對相關(guān)工藝的簡要探討,希望可以為有關(guān)行業(yè)的煙氣治理及減排提供參考,從而打造更為健康的自然生態(tài)。
來源:北極星環(huán)保
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