烧结烟气脱硫脱硝
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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。
烧结脱硫脱硝工艺流程
烧结脱硫脱硝工艺是一种针对煤炭火力发电厂废气处理的重要工艺。
其具体流程一般包括烧结、脱硫和脱硝三个步骤。
第一步是烧结。
在这个步骤中,被处理的煤炭被送入烧结炉中进行高温烧结。
煤炭在烧结过程中会分解产生一系列有害气体,包括二氧化硫、氮氧化物等。
这些废气会通过烧结炉的出口被排放到大气中。
第二步是脱硫。
在烧结后,废气被引入烟气脱硫器中进行脱硫。
脱硫器通常采用湿法和干法两种方法。
湿法脱硫一般采用石灰石吸收,烟气会与喷入的石灰石溶液发生化学反应,生成石膏,从而达到脱硫的效果。
干法脱硫一般采用活性炭或其他物质吸附废气中的有害物质,从而达到脱硫的效果。
第三步是脱硝。
在脱硫后,废气被引入烟气脱硝器中进行脱硝。
脱硝器通常采用选择性催化还原(SCR)技术。
废气中先注入氨水或尿素溶液,然后经过SCR 催化剂层,在催化作用下将废气中的氮氧化物还原成氮和水,从而达到脱硝的效果。
总体而言,烧结脱硫脱硝工艺流程是一种成熟、可靠的处理废气的技术。
通过经过三个步骤,废气中的有害物质得到了有效去除,达到了减少污染、保护环境的目的。
钢厂烧结机脱硫脱硝氧含量折算钢厂烧结机是冶金工业中常见的设备,用于将粉状矿石和粉状焦炭烧结成块状烧结矿。
然而,在这个过程中,会产生大量的二氧化硫和氮氧化物等有害气体。
为了保护环境和人们的健康,钢厂烧结机需要进行脱硫脱硝处理,以减少这些有害气体的排放。
脱硫是指将烧结机烟气中的二氧化硫去除的过程。
目前,常用的脱硫方法有湿法石膏法和干法吸收法。
湿法石膏法是通过将烟气与石膏浆液接触,使二氧化硫与石膏中的钙氧化物反应生成硫酸钙,从而实现脱硫的目的。
而干法吸收法则是利用吸收剂将二氧化硫吸附并转化成硫酸。
脱硝则是指将烧结机烟气中的氮氧化物去除的过程。
目前,常用的脱硝方法有选择性催化还原法和选择性非催化还原法。
选择性催化还原法是利用催化剂将烟气中的氮氧化物与氨反应生成氮和水,从而实现脱硝的目的。
而选择性非催化还原法则是通过在高温条件下将烟气中的氮氧化物与碳氢化合物反应生成氮和水。
钢厂烧结机脱硫脱硝后,烟气中的二氧化硫和氮氧化物含量会大幅度降低。
为了评估脱硫脱硝的效果,常常将烟气中的二氧化硫和氮氧化物含量折算为氧含量。
这是因为氧含量是一个更直观、更易比较的指标,可以反映脱硫脱硝的效果。
折算的原理是根据燃烧反应的化学方程式,将二氧化硫和氮氧化物含量转化为相应的氧含量。
例如,对于二氧化硫来说,其化学方程式为SO2 + O2 → SO3,可见每个SO2分子需要一个O2分子才能完全氧化为SO3。
因此,二氧化硫含量折算为氧含量的方法是将二氧化硫的质量乘以32(SO2的分子量)除以64(O2的分子量)。
类似地,对于氮氧化物来说,其化学方程式为2NO + O2 → 2NO2,可见每个NO分子需要一个O2分子才能完全氧化为NO2。
因此,氮氧化物含量折算为氧含量的方法是将氮氧化物的质量乘以46(NO的分子量)除以64(O2的分子量)。
通过这样的折算,我们可以将钢厂烧结机脱硫脱硝的效果以氧含量的形式进行比较和评估。
当烟气中的二氧化硫和氮氧化物含量折算为氧含量后,氧含量越低,说明脱硫脱硝的效果越好。
烧结脱硫脱硝工艺流程烧结脱硫脱硝工艺是一种有效的大气污染治理技术,主要用于燃煤电厂和工业锅炉等设备中的烟气处理。
通过脱硫和脱硝工艺,可以将烟气中的二氧化硫和氮氧化物等有害物质去除,减少对环境的污染,保障人民健康。
烧结脱硫脱硝工艺的流程一般包括以下几个步骤:1. 烟气进入脱硫设备:首先,燃烧产生的烟气通过烟囱排放到大气中,然后进入脱硫设备。
脱硫设备主要是用来去除烟气中的二氧化硫,常见的脱硫方法包括湿法脱硫和干法脱硫。
2. 脱硫处理:在脱硫设备中,烟气与脱硫剂(如石灰石或石膏)接触,二氧化硫会与脱硫剂发生化学反应,生成硫酸钙或硫酸钙水合物等物质,从而将二氧化硫去除。
经过脱硫处理后,烟气中的硫含量大大降低。
3. 烟气进入脱硝设备:经过脱硫处理后的烟气继续进入脱硝设备。
脱硝设备主要是用来去除烟气中的氮氧化物,常见的脱硝方法包括选择性催化还原(SCR)和选择性非催化还原(SNCR)等。
4. 脱硝处理:在脱硝设备中,烟气与氨水或尿素等还原剂接触,氨和氮氧化物在催化剂的作用下发生反应,生成氮气和水,从而将氮氧化物去除。
经过脱硝处理后,烟气中的氮氧化物含量明显降低。
5. 烟气排放:经过脱硫脱硝处理后的烟气经过除尘设备和脱硫脱硝废水处理系统的处理,最终达到环保排放标准,然后排放到大气中。
烧结脱硫脱硝工艺流程通过对燃烧产生的烟气进行脱硫和脱硝处理,有效减少了大气污染物的排放,保护了环境,改善了空气质量。
同时,该工艺还可以提高能源利用效率,减少资源浪费,符合可持续发展的要求。
总的来说,烧结脱硫脱硝工艺是一种环保高效的大气污染治理技术,对于减少大气污染、改善环境质量具有重要意义。
在未来的工业生产中,应该进一步推广应用这种技术,共同保护我们共同的家园。
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%。
钢铁厂烧结烟气脱硫脱硝技术的介绍
我们国家的最重要的基础产业之一就是钢铁行业,近几年开始大规模建设的钢铁行业和火电厂严重危害了环境,对环保提出了新的挑战。
它会在热加工过程中排放大量的空气污染物,是一种高能耗、高排放、增加环境负荷源头的行业。
钢铁企业年排放量的二氧化硫中,烧结工艺过程产生的约占40%~60%。
因此,钢铁企业二氧化硫污染控制的重点是控制排放烧结机生产过程的二氧化硫。
国外已开始对此种情况进行治理,投入巨资,甚至关闭了烧结厂。
但目前,在烧结烟气二氧化硫去除方面,我国基本上还处于空白,只有少数几个小型烧结厂配备了烟气脱硫脱硝设施,而以烧结矿为主要原料的炼铁生产又不允许大量关闭烧结厂。
因此, 唯一能满足今后日益严格的环保要求的选择就是烧结烟气脱硫处理。
目前的关键是借鉴国外的先进经验,开发应用适合我国烧结特点的先进脱硫工艺。
烧结烟气SO2主要控制技术
目前,对烧结烟气SO2排放控制的方法有:
1)低硫原料配入法;
2)高烟囱稀释排放;
3)烟气脱硫法。
各国对于烧结烟气脱硫方面的研究一直不曾间断,日本居于世界领先地位。
依照严格的环保标准来看,上世纪70年代,建设了采用该法的大型烧结厂, 湿式吸收法是主要的脱硫工艺。
钢渣石膏法、氨硫铵法、活性焦吸附法、电子束照射法等是80年代以后主要采用的技术,如钢渣石膏法的脱硫剂转炉废渣研磨制成的浆液, 低浓度石膏为其产品。
该法的优点是脱硫效率高、投资省、利用了废渣。
但也有缺点,易结垢、产品不能利用。
上述脱硫技术各有利弊,运用时要根据实际情况分析利用。
烧结烟气臭氧氧化-半干法吸收脱硫脱硝实践一、前言烧结烟气中的二氧化硫和氮氧化物是大气污染物的主要来源之一。
针对这一问题,人们研究出了许多脱硫脱硝的方法。
本文将介绍一种烧结烟气脱硫脱硝的实践方法——烧结烟气臭氧氧化-半干法吸收脱硫脱硝。
二、烧结烟气臭氧氧化-半干法吸收脱硫脱硝实践方法1. 烧结烟气臭氧氧化烧结烟气脱硝的第一步是臭氧氧化。
臭氧可以将氮氧化物(NOx)和二氧化硫(SO2)氧化为更易于吸收的氧化物。
臭氧氧化反应可以表示为:NO + O3 → NO2 + O2SO2 + O3 → SO3 + O2SO3 + H2O → H2SO4在实践中,臭氧通常通过紫外线灯生成。
2. 半干法吸收脱硫脱硝烧结烟气经过臭氧氧化后,进入半干法吸收脱硫脱硝系统。
半干法吸收脱硫脱硝分为两个阶段:半干法脱硫和半干法脱硝。
2.1 半干法脱硫半干法脱硫使用硫酸铁线(FeSO4.7H2O)吸收烧结烟气中的二氧化硫。
硫酸铁线在吸收过程中不需要添加水,因此被称为“半干法”。
半干法脱硫的反应可以表示为:SO2 + FeSO4 + O2 + H2O → FeSO4.7H2O + H2SO42.2 半干法脱硝半干法脱硝使用异丙醇胺(IPA)作为还原剂,将烧结烟气中的氮氧化物(NOx)还原为氮气(N2)。
半干法脱硝的反应可以表示为:4NO + 4NH3 + O2 → 4N2 + 6H2O3. 优势烧结烟气臭氧氧化-半干法吸收脱硫脱硝方法具有以下优势:1.同时脱硫和脱硝:这种方法可以一次性脱除烟气中的二氧化硫和氮氧化物,不需要分别进行脱硫和脱硝。
2.高效:经过臭氧氧化后,二氧化硫和氮氧化物都被氧化成了更易于吸收的氧化物,半干法吸收效率更高。
3.低耗能:半干法脱硫不需要添加水,而半干法脱硝所需的异丙醇胺量较少,因此整个系统的能耗较低。
三、结论烧结烟气臭氧氧化-半干法吸收脱硫脱硝是一种高效、低耗能的脱硫脱硝方法。
该方法可以将烟气中的二氧化硫和氮氧化物一次性脱除,同时具有较高的脱硫和脱硝效率,在实际应用中具有较广泛的应用前景。
烧结烟气内循环对活性焦脱硫脱硝影响王梁①(中钢设备有限公司 北京100080)摘 要 主要论述了烧结烟气内循环工艺对活性焦脱硫脱硝工艺的影响,烟气内循环工艺可降低塔阻,提高脱硫效率,减少氮氧化合物(NOX)排放,减少粉尘排放总量。
烧结烟气循环工艺与烧结烟气活性焦脱硫脱硝工艺联合运用是钢铁行业节能、减排的重要技术措施。
关键词 烧结烟气 内循环 活性焦 脱硫 脱硝中图法分类号 TF046 文献标识码 BDoi:10 3969/j issn 1001-1269 2023 01 016InfluenceofSinteringFlueGasInternalCirculationonDesulfurizationandDenitrationofActivatedCokeWangLiang(SinosteelEquipmentCo.,Ltd.,Beijing100080)ABSTRACT Thispapermainlydiscussestheinfluenceofsinteringfluegasinnercirculationprocessontheprocessofactivecokedesulfurizationanddenitrification.Theinnercirculationprocessoffluegascanreducetowerresistance,increasedesulfurizationefficiency,reduceNOxemissionandreducetotaldustemission.Thecombinedapplicationofsinteringfluegascirculationprocessandsinteringfluegasactivecokedesulfurizationanddenitrificationprocessisanimportanttechnicalmeasureforenergysavingandemissionreductioninironandsteelindustry.KEYWORDS Sinteringfluegas Internalcirculation Activatedcoke Desulfurization Denitrification1 前言烧结烟气循环技术可以达到节能减排的目的,同时降低末端治理设备的投资和运行费用[1]。
烧结脱硫脱硝工艺流程一、引言烧结脱硫脱硝工艺是一种常用的大气污染控制技术,用于降低燃煤排放的二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NOx)浓度,减少大气酸雨和光化学烟雾的形成。
本文将深入探讨烧结脱硫脱硝工艺的流程与原理。
二、烧结工艺概述烧结是一种高温还原焙烧性质的工艺,用于生产高温炉料和优质铁矿石。
在烧结过程中,矿石和冷却废气产生了大量的SO2和NOx等有害气体。
三、烧结脱硫工艺3.1 湿法烧结脱硫工艺湿法烧结脱硫是利用湿法喷射吸收剂来进行脱硫的工艺。
其工艺流程如下: 1. 烧结机尾部安装喷射吸收剂喷嘴,使喷射吸收剂喷射到废气排放的位置; 2. SO2与喷射吸收剂中的氧化剂发生反应,生成硫酸盐,如CaSO4; 3. 硫酸盐与炉渣中的CaO反应,生成更稳定的硫酸钙(CaSO4),同时生成二氧化硫气体。
3.2 干法烧结脱硫工艺干法烧结脱硫工艺是利用固态吸附剂来进行脱硫的工艺。
其工艺流程如下: 1. 烧结机尾部设置固态吸附剂层,使废气通过吸附剂层; 2. SO2与吸附剂表面的活性位点发生吸附反应,生成硫酸盐; 3. 吸附剂饱和后,采取二次脱硫措施,如热解脱硫等,将已吸附的SO2重新提取出来。
四、烧结脱硝工艺4.1 选择性催化还原(SCR)工艺选择性催化还原是一种通过在适宜温度下将氨还原剂注入烟气中,使NOx与氨在催化剂的作用下发生催化反应生成氮气和水的工艺。
其工艺流程如下: 1. 在烧结机尾部或锅炉尾部设置SCR催化剂层; 2. 烧结机排放的烟气中的NOx与氨在催化剂表面发生催化反应,生成氮气和水; 3. 通过适当调节氨的投加量和催化剂的温度,实现高效率的脱硝效果。
4.2 氨水喷雾脱硝(SNCR)工艺氨水喷雾脱硝是一种通过在烟气中喷射氨水来进行脱硝的工艺。
其工艺流程如下:1. 在烧结机尾部或锅炉尾部设置SNCR喷嘴,使氨水雾化喷射到烟气中; 2. 烧结机排放的烟气中的NOx与氨气发生化学反应,生成氮气和水。
五、烧结脱硫脱硝综合工艺烧结脱硫脱硝综合工艺是将烧结脱硫和烧结脱硝工艺结合起来,以实现更高效率的污染物控制。
烧结烟气脱硫脱硝处理技术的比较分析在烧结过程中,在高温燃烧条件下,燃料与烧结混合料发生烧结反应而产生So2、N0x.HC1HF、Co2、C0、二嗯英等多种污染物和粉尘等废气,其主要特性包括烟气量大、温度波动大、粉尘浓度高、气体腐蚀性高、二氧化硫排放量大等。
20**年国家环保部公布实施了《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》,严格要求污染物排放标准。
因此,对烧结烟气开展脱硫脱硝处理势在必行。
1烧结烟气脱硫脱硝处理的现状我国烧结烟气脱硫早在20**年由***钢铁厂在24m2烧结厂初步实施,于20**年全面实施。
据环保部统计数据,至20**年,全国烧结机脱硫设施共有526台(见表1),已有脱硫设施的烧结机面积达8.7万m2,占烧结机面积的63%。
从公布的清单分析,干法、半干法占17%,湿法占87%o除部分已建的干法(活性炭法)烧结脱硫脱硝一体化处理设施外,烧结机烟气脱硫脱硝的实例较少。
《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》(GB28662—20**)自20**年10月1日起执行第二时段的排放标准,规定了NOx和二嗯英的排放限值要求,严格要求So2、颗粒物和氟化物的排放,而现有的烧结烟气脱硫设施无法满足新的排放标准,因此实现烧结烟气多污染物协同处置和一体化处理势在必行。
2烧结烟气脱硫脱硝的分析目前,对烧结烟气的污染处理主要以脱硫为主。
新标准的实施对烟气处理提出了更严格的要求,尤其是对于已建的脱硫设施,由于技术、用地、建设和运行成本等因素的限制,直接导致烟气处理系统变得复杂和处理成本增加。
因此,应针对项目建设特点,对新建烧结机、已建成的脱硫设施区别对待,综合考虑一种一体化的处理技术。
由于现有的烧结烟气脱硫工艺主要集中于传统的干法、半干法、湿法,因此分别选取干法、半干法、湿法脱硫脱硝一体化等技术开展分析比照。
2.1活性炭烟气净化技术20世纪50年代德国开始研发活性炭吸附工艺,20世纪60年代日本也开始研发。
烧结烟气脱硫脱硝处理技术摘要:近些年来,在可持续发展理念逐步落实的时代背景下,各行各业都在积极转变生产观念和方式,以达到经济效益和生态效益同步发展的目的。
但从目前来看,部分钢铁厂在烧结烟气脱硫脱硝处理方面仍存在一定的不利因素,基于此,有必要对其展开更加深层次的探索。
关键词:烧结烟气;脱硫脱硝;处理技术1烧结烟气特点阐释其一,烟气量大。
通常情况下,一吨烧结矿所产生的烧结烟气量在1500~6000m3之间,因烧结燃料的透气性存在明显差异,加之辅料不均,致使烧结烟气系统阻力存在极为明显的改变,进而增加烟气量。
其二,二氧化硫和氮氧化物浓度有所改变。
通常情况下,二氧化硫浓度处于300~800mg/Nm3之间,而高浓度则超过2000~4000mg/Nm3。
氮氧化物浓度则通常处于150~300mg/Nm3之间,高浓度能达到500~600mg/Nm3。
其三,烧结烟气所包含的成分较为复杂。
在烧结烟气中,其包含了许多不同类别的污染物,在这些污染物中,氧化碳、氯化氢、多环芬烃和HF等为主要成分,但是二噁英和重金属等则是烟尘的主要成分。
在烧结生产工业中所产生的二噁英排放量仅低于垃圾焚烧业,位居排放量第二位。
其四,烟气温度浮动幅度大。
烧结烟气温度一般在120-180摄氏度范围内,若选择使用低温烧结技术,实际烧结烟气温度可能在80℃~180℃之间变化。
其五,烟气含尘量大。
在烟气内所含粗颗粒粉尘量较大,其粒径超过50μm,而且粘性较大。
2烧结烟气脱硫脱硝处理技术的应用2.1碳酸氢钠干法脱硫联合SCR脱硝工艺技术碳酸氢钠干法脱硫工艺是指在合适温度区间内(130~200℃)向烟道内喷入较细粒径的碳酸氢钠粉末,在烟道内及布袋除尘器滤袋表面,碳酸氢钠与烟气中的SO2发生化学反应,生成亚硫酸钠和硫酸钠等产物,以此达到脱硫目的。
该法脱硫效率可达90%以上,对烟气中初始SO2浓度不高的工况有较好的脱硫效果。
脱硫除尘后的烟气,经换热器、热风炉升温至200~220℃,再进入SCR反应器,在催化剂作用下继续脱除烟气中的NOx,生成氮气和水,最后经烟囱排放。
烧结烟气脱硫脱硝
发表时间:2017-12-06T12:10:11.550Z 来源:《基层建设》2017年第24期作者:赵彬
[导读] 摘要:简要介绍了国内钢铁企业烧结烟气的脱硫脱硝现状及最新进展,对主要的脱硫脱硝技术进行了综合分析,并对烧结烟气的脱硫脱硝工艺提出了建议和展望。
唐山钢铁国际工程技术股份有限公司河北唐山 063000
摘要:简要介绍了国内钢铁企业烧结烟气的脱硫脱硝现状及最新进展,对主要的脱硫脱硝技术进行了综合分析,并对烧结烟气的脱硫脱硝工艺提出了建议和展望。
关键词:烧结;烟气脱硫;脱硝;技术
1.背景环境
近几年我国钢铁企业对于烟气粉尘治理方面取得了较为显著的成效,但对于烟气中有害气体成分的治理进展较为缓慢,大部分钢铁企业尚未采取较为合适的治理措施。
钢铁企业排入大气中SO2 的90 %、NOx 的48 %来自烧结厂[1]。
因此,烧结厂成为了钢铁企业环境治理的重中之重。
2.脱硫技术
烧结尾气中SO2的控制方法有三种:吸收、吸附和使用低硫原燃料。
使用低硫燃料属于燃烧前控制方法,对于烧结物料选择的要求较为重要。
而在实际生产中,排除原燃料的控硫措施,燃烧后的控制方法运用的更为普遍。
吸收法作为目前工业脱硫较为广泛运用的方法,可以根据脱硫产物的形态分为湿法、干法和半干法三类[2]。
2.1湿法脱硫
在烧结烟气处理中应用比较广泛的湿法脱硫工艺有钙法和镁法。
钙法具有代表性的脱硫工艺为石灰-石膏法。
石灰-石膏法是应用于烧结烟气脱硫领域最广泛的方法,脱硫效率高达95 %以上,烟气中的SO2 通过吸收塔中喷淋的石灰石浆液发生吸收反应,其副产品石膏可回收利用。
而镁法脱硫的主体工艺与钙法相似,只是在脱硫剂原料选取中选用的不是CaO,而是MgO。
镁法脱硫较钙法脱硫相比,在脱硫过程中不易发生设备堵塞和结垢是其最为明显的优势。
但针对我国内矿产资源的分布,镁矿相对于石灰储量较低,脱硫剂原料成本偏高,使镁法脱硫在国内的广泛运用受到限制。
2.2干法脱硫
干法和半干法脱硫以循环流化床和旋转喷雾法作为代表。
该方法的关键在于石灰消化处理技术,在一体化的增湿器中加水增湿,使循环灰的水分含量从2 %增加到5 %,然后以流化风为动力,借助烟道负压进入截面为矩形的脱硫反应器。
这两种方法都存在副产物难以回收利用的问题,国外有研究人员将该脱硫灰喷入高炉处理,但对铁水成分的影响还有待验证。
3.脱硝技术
发达国家对NOx 污染的研究起步较早,已有相应的控制技术在工业上得到应用。
日本和欧洲普遍采用选择性催化还原系统(SCR),其氮氧化物去除率达60 %~80 %。
美国则采用选择非催化还原系统(SNCR)的改进系统,使氮氧化物去除率提高到80%[3]。
3.1选择性催化还原法
选择性催化还原法烧结废气脱硝技术是20世纪70 年代在日本发展起来的。
在含氧气氛下,还原剂优先与废气中NOx 反应的催化过程称为选择性催化还原。
以NH3 作还原剂、V2O5-TiO2-WO3 体系为催化剂来消除尾气中NOx 的工艺已比较成熟,是目前唯一能在氧化气氛下脱除NOx 的实用方法。
SCR 的化学反应主要是NH3 在一定温度和催化剂的作用下,把烟气中的NOx 还原为N2,同时生成水。
催化的作用是降低NOx 分解反应的活化能,使其反应温度降低至150~450 ℃。
催化剂的外表面积和微孔特性在很大程度上决定了催化剂的反应活性。
该法的NOx 脱除率可达70 %。
烧结烟气一般温度不能达到SCR的反应温度区间,一般需要将烧结烟气进行加热,致使脱硝成本显著增加。
由于温度限制的原因,该方法在国内大陆尚无成功运用的案例。
同时,对于选择性催化还原低温催化剂的研发,也是目前该工艺的主要研究方向。
3.2选择性非催化还原法
选择性非催化还原法也是一项比较成熟的技术,1974 年在日本首次投入商业应用。
SNCR法是在900~1100℃,无催化剂存在的条件下,利用氨或尿素等氨基还原剂选择性地将烟气中的NOx还原为N2和H2O,而基本上不与烟气中的氧气作用。
选择适宜的温度区间在SNCR 法的应用中是至关重要的,对于氨的最佳反应温度区间为870~1100 ℃,而尿素的最佳反应温度区间为900~1150 ℃。
与SCR法所面临的问题相同,对于反应温度的要求更高。
目前有学者提出,通过焦炉煤气将烧结烟气进行加热至900℃,通过SNCR将氮氧化物还原为氮气,反应后的烟气由于温度较高,后置热量回收发电技术,将脱硝成本进一步降低。
3.3臭氧法
臭氧法是通过高压放电产生的臭氧通入至脱硫塔前的烟气管道中,臭氧经过特定的气流分布装置,与烧结烟气进行充分的混合,使臭氧与烟气中的氮氧化物进行反应,其中最主要的使与NO氧化反应。
通过一系列的氧化还原反应,将烟气中的氮氧化物转化成N2O5。
N2O5。
进入后置的脱硫塔内进行吸收,最终转换成硝酸盐,使烧结烟气中的氮氧化物得以去除。
该方法的脱硝效率大约在60-70%左右,由于产生的臭氧对设备和管道具有较为严重的腐蚀作用,在实际应用中对设备管道的材质要求具有一定的防腐能力,且对于臭氧的通入量有严格的控制要求。
4.同时脱硫脱硝技术
脱硫脱硝一体化工艺则结构紧凑,投资和运行费用低。
为了降低烟气净化的费用,从20世纪80 年代开始,国外对联合脱硫脱硝技术的研究开发很活跃,具有实用价值的方法有活性炭法、NOXSO、SNRB、电子束法等。
目前,在烧结尾气脱硫上获得应用的只有活性炭法。
活性炭法是设置有两个移动床,在一个床中以活性炭吸收SO2,另一个床中用活性炭作催化剂,通过喷氨使NOx 转变为N2。
在烟气中有氧和水蒸气的条件下,脱硫反应在脱硫床中进行,使SO2 转变为H2SO4;在脱NOx 床中加入NH3 使NO、NO2 转变为N2 和水。
在再生阶段,饱和态的活性炭被送入再生器中加热到400℃,解吸出浓缩后的SO2 气体,每摩尔的再生活性炭可解吸出2 摩尔的SO2。
再生后的活性炭送回反应器中循环,而浓缩后的SO2 在用冶金焦炭作还原剂的反应器中被转化为硫元素[4]。
近年来,日本、德国和美国相继开展了用综合强度较高、比表面积较小的活性焦作为吸收剂的研究,降低了损耗,取得了比活性炭更好的效果。
日本三井矿业公司开发的移动床活性焦同时脱硫脱硝工艺在住友金属工业公司的两台烧结机上建成,可达到脱硫99.9 %以上,脱硝80 %以上的效果。
其排水很少,基本不需要排水处理。
副产品为99.95 %以上高纯硫磺和98 %的浓硫酸,具有较高的利用价值。
但对于活性炭法,其工艺流程较为复杂,安全性要求严格,O/I控制点数量极大,故障率偏高,投资及运行成本加大。
针对以上缺点,对于活性炭法工艺的研究主要集中于活性炭的改性以及流程简化方面的研究。
5.结语
目前,缺乏适合烧结烟气整体脱硫脱硝的成熟技术,是我国烧结烟气精华发展的主要障碍。
我们需要在已有的火电烟气净化技术基础上,将烟气净化技术与烧结工艺有机结合,选择有针对性的方法,力争投资少,运行成本低,有效减少SO2和NOx的排放。
随着钢铁工业的飞速发展和环保政策的逐步落实,必将促进烧结烟气脱硫脱硝市场日益繁荣。
尽管当前国内所上的烧结烟气脱硫脱硝装置运行稳定性和适宜性有待进一步验证,但这些事实表明,我国钢铁企业烧结烟气的脱硫脱硝应用在稳步向前推进。
硫脱硝技术发展必须继续进行,结合实际深入研究,切实挖掘核心技术,只有这样才有可能彻底的控制空气质量的恶化,为我国环境污染控制工程做出贡献。
参考文献:
[1]李光强,朱诚意.钢铁冶金的环保与节能[M].北京:冶金工业出版社,2006.80 ~ 83
[2]龚俊杰,郁文飞.有关烧结烟气联合脱硫脱硝工艺的比较与探讨[J].科技风,2013(03):34.。