烧结烟气脱硫技术的研究
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烧结烟气脱硫脱硝技术的研究与应用摘要:本文是在国家对钢铁企业环保治理要求越来越高的背景下来着重分析对比各种烧结烟气脱硫脱硝方法的优缺点,最后确定采用氨法脱硫+SCR脱硝技术路线。
在具体研究中先是介绍了目前脱硫方法的优点与不足,从而明确了技术路线的方向,之后是从广西钢铁烧结厂实际情况出发设计了先氨法-后SCR联合脱硫脱硝工艺,通过采用这一工艺进一步提升了脱硫脱硝效率,降低污染物排放量。
最后在此基础上还设计三级水洗净化烟气,降低颗粒物的排放,进一步减少了烧结烟气对大气的污染。
关键词:烧结烟气;氨法脱硫;SCR脱硝1、引言钢铁企业生产过程中会产生大量大气污染物,NOX 和SO2就是其中最主要的气态污染物,这些污染主要来自烧结工序。
目前“国家对烧结烟气排放指标的要求日益严格,已由单一污染物控制转变为多污染物协同控制”[1]。
从目前的国内普遍情况来看,钢铁企业对于烧结工序中大气污染采用的脱硫脱硝及消白方法,能耗高而且占地面积大。
长此以往难免会给企业带来巨大财务压力。
鉴于此,本文认为为了能够适应日益复杂的形势要求就必须要创新脱硫脱硝与消白工艺,要实现治理技术的积极创新从而降低企业污染治理成本,进而提升其竞争力。
2、脱硫脱硝技术的研究与应用为了选择出合理的方法首先要对目前较为常见的方法展开对比分析,通过对比分析来明确各方法的优缺点。
2.1当前最为常见的脱硫方法为干法、半干法和湿法这三种方式。
干法烟气脱硫的优点点表现在使用设备简单、占地面积小而且操作起来非常方便,其缺点表现为反应速度慢且脱硫率较低。
半干法脱硫是处于干法与湿法之间的另一种脱硫方法,不管是脱硫的效率还是脱硫剂吸收率都在两者之间,这种方法的优势是不仅投资少而且运行费用比较低,它的缺点是脱硫效率比湿法脱硫要低一点。
湿法烟气脱硫“是通过液相氧化-还原吸收来达到脱硫的目的”[2],湿法脱硫技术成熟且脱硫率高,它在脱硫技术中占据了主导地位。
氨法脱硫属于一种湿法脱硫,其优势表现为适用范围广,脱硫效率较高,生产运行安全。
我国烧结烟气脱硫现状及脱硝技术研究随着全世界经济的快速发展,环境问题已经成为了我们人类所面临的最严峻的问题之一。
而其中大气环境又是人类赖以生存的最基本的要素之一,如今人们还是主要利用煤、石油和天然气等能源作为燃料,它们的燃烧会产生大量的二氧化硫、氮氧化合物和烟尘颗粒物等,而其中SO2和NOx又是主要的大气污染物,对大气环境造成了严重的污染。
大气污染造成的自然灾害也在我们的身边频繁發生,酸雨泛滥、气候异常、光化学烟雾等严重影响了我们的生活、健康,可以预见,如果随着大气环境的不断恶化,最终会导致地球生态环境和平衡遭到严重破坏,人类以及动植物的生存将会面临严重威胁。
标签:烟气烧结;脱硫技术;脱硝技术一、烟气脱硫脱硝技术现状目前,人们为了减少二氧化硫排放到大气中去,主要采用的控制方法是燃烧一些低硫燃料、对燃料进行前期脱硫、燃料燃烧过程脱硫以及末端尾气处理。
燃烧前脱硫主要是利用一些特定的方法对煤等燃料进行净化,以去除原来燃料中的硫分、灰分等杂质。
燃烧过程中脱硫主要是指当煤等燃料在炉内燃烧时,同时向炉内恰当的位置喷入脱硫剂(常用的有石灰石、熟石灰、生石灰等),脱硫剂在炉内较高温度下受热分解成CaO和MgO等,然后与燃烧过程中产生的SO2和SO3发生反应,生成硫酸盐和亚硫酸盐,最后以灰渣的形式排出,从而达到脱硫的目的。
而目前世界上应用比较成熟的技术主要是燃烧后脱硫,即烟气脱硫技术。
其中,又以一些湿法、干法以及其他典型的方法应用最为广泛。
二、烟气脱硫技术(一)湿法烟气脱硫技术(1)石灰石/石灰法石灰石/石灰法烟气脱硫是采用石灰石或者石灰浆液脱除烟气中二氧化硫的方法。
石灰石/石灰法开发比较早,工艺成熟,吸收剂价格便宜而且容易得到,应用比较广泛。
其主要工艺参数为:浆液pH在5.6-7.5之间,浆液固体含量:1.0%-15%,液气比:大于5.3L/m3钙硫比为1.05-1.1之间,碳酸钙粒度90%通过325目,纯度大于90%脱硫率大于90%。
烧结烟气脱硫技术的研究
郝继锋, 宋存义, 钱大益, 程相利
(北京科技大学土木与环境工程学院, 北京100083)
摘要: 为进行烧结烟气的脱硫处理,建立了密相干塔烟气脱硫新技术的试验装置,并进行了脱硫试验研究。
该系
统在Ca/ S(摩尔比)为 1. 2、加水量为3 %、循环灰浓度为400 g/ m
3 的条件下,连续稳定运行,系统出口SO2 浓度在
80~120 mg/ m
3 之间,脱硫效率达95 %以上。
关键词: 烧结烟气; 脱硫; 密相干塔
中图分类号: X756 文献标识码: B
一般情况下,烧结过程的二氧化硫( SO2 ) 排放
量占钢铁企业排放总量的40 %~60 % ,控制烧结机
生产过程SO2 的排放是钢铁企业控制SO2 污染的
重点。
目前,我国在烧结烟气SO2 脱除方面基本上
还处于空白状态[1 ] 。
对烧结烟气SO2 排放控制的
主要方法有:低硫原料配入法;高烟囱稀释排放;烟
气脱硫法。
高烟囱排放简单经济,但我国已对SO2
实行排放浓度和排放总量双重控制,因此,必须对烧
结烟气进行脱硫处理才能达到环保要求[ 2 ] 。
1 烧结烟气的特点
烧结烟气的主要特点[3 ,4 ]是:烟气量大,1 t 烧结
矿产生4 000~6 000 m
3 烟气;温度较高,一般在130
℃左右;细粒粉尘多且具有粘性;含湿量大,水分含
量在10 %(体积比) 左右;含有SOX 、NOX等腐蚀性气体;SO2 浓度较低,一般在1 000~3 000 mg/ m
3 之
间。
2 烟气脱硫技术应用分析
随着烟气脱硫技术不断发展,可用于烧结烟气
脱硫处理的技术也越来越多。
目前可用于烧结烟气
脱硫的技术主要有石灰石(石灰)2石膏法、钢渣石膏
法、氨硫铵法、双碱法、活性焦吸附法、电子束法
等[5 ,6 ] 。
鉴于现有的烟气脱硫技术不能有效地用于烧结
烟气的脱硫处理,北京科技大学环境工程中心结合
我国国情,研究开发了密相干塔烟气脱硫新技术。
该技术具有脱硫效率高、安全可靠、投资运行费用
低、占地面积小、无废水产生、副产物易于处理等优点。
为了将该技术更好地应用于钢铁生产,在烧结
厂进行了烟气脱硫的试验研究。
3 密相干塔烧结烟气脱硫技术
3. 1 工艺原理
该技术的主要原理是利用活性石灰和烟气中的
SO2 进行反应,生成(亚)硫酸钙固体颗粒,从而脱除
烟气中的SO2
[7 ] 。
主要工艺流程如图1 所示。
3. 2 试验装置及测试仪器
试验装置主要有密相干塔、除尘器和增压风机,
图1 密相干塔烟气脱硫工艺流程图
除尘器为低压脉冲喷吹清灰袋式除尘器。
试验所用
脱硫剂为优质熟石灰粉,纯度在90 %以上。
试验烟
气是电除尘器净化后的外排烟气,烟气量为5 000
m
3
/ h ,SO2 的平均浓度为1 600 mg/ m
3 。
用T H - 880 Ⅳ微电脑烟尘平行采样仪(武汉市
天虹智能仪表厂生产) 测定烟气基础参数(包括流
量、压力、温度、含湿量和烟尘含量等) ,用KM900
手持式烟气分析仪(英国KAN E 公司生产) 和3022
型烟气分析仪(青岛崂山应用技术研究所生产)测定
烟气中SO2 的浓度等参数。
3. 3 试验结果与分析
试验系统与烧结生产的外排烟气烟道相连,与
烧结生产同步连续运行,对烧结烟气脱硫的各种基
础参数和运行参数进行了连续监测。
3. 3. 1 钙硫比(Ca/ S)对脱硫效率的影响
调节加入系统的新石灰量,改变试验系统的
Ca/ S 比值。
Ca/ S 比变化时系统出口SO2 的浓度如图2 所示。
由图2 可以看出,在其它条件不变时,随着Ca/
S 比的增大,系统脱硫效率升高。
Ca/ S 比增加意味着脱硫剂加入量的增加,脱硫剂的有效成分浓度增大,使系统脱硫效率提高。
另外,Ca/ S 比较低时,增加Ca/ S 比,系统脱硫效率增幅较大,而Ca/ S 比过高时,系统脱硫效率增幅较小。
对烟气脱硫而言,Ca/ S 比是影响脱硫效率的一
个重要因素。
从经济性和环保要求考虑,可确定合
理的Ca/ S 比。
由试验结果可知,合理的Ca/ S 比应为1. 2 左右。
3. 3. 2 加水量对脱硫效率的影响
改变加湿器内增湿水的加入量,加水量(质量
比)变化时系统出口SO2 的浓度变化如图3 所示。
在钙硫比一定的条件下,随着加水量的增加,系
统的脱硫效率明显升高。
系统不加水时,脱硫效率
图2 Ca/ S比对脱硫效率的影响
Fig. 2 Effect of Ca/ S on desulphurization efficiency
图3 加水量对脱硫效率的影响
Fig. 3 Effect of water addition on desulphurization efficiency
为40 %左右。
加水量较低时,对提高脱硫效率有一定效果,但不很明显。
随着加水量的增加,烟气温度降低,相对湿度增加,延长了水分蒸发时间,从而在循环脱硫剂表面形成一定厚度的稳定的液膜,为
Ca (O H) 2与SO2 反应创造了有利的条件,脱硫效率得以大幅度提高。
但随着加水量的增加,脱硫效率
的上升幅度渐渐变小。
加水量过大时,会对系统的
安全运行造成影响。
因此,加水量是影响脱硫效率和安全运行的关
键因素。
根据试验结果,合理的加水量为3 %左右。
3. 3. 3 循环灰浓度对脱硫效率的影响
通过调整排灰时间和排灰量,调节密相干塔内
循环灰的浓度。
循环灰浓度变化时系统出口SO2
的浓度变化如图4 所示。
循环灰浓度逐渐升高,系统脱硫率也随着升高。
分析认为,在密相干塔内搅拌装置的作用下,反应区内强烈的湍流状态和较高的颗粒循环速率提供了巨
大的反应接触面,脱硫剂颗粒不断碰撞和摩擦,剥落掉。