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1.5二恶英
烧结过程中的二恶英主要由“从头合成”途径生成。烧结原料中含有的Fe、Cu、Cl等元素提供了催化剂和氯源;燃料的不充分燃烧提供了大分子碳源;烧结过程漏风率高,含氧充足,在250~450℃,二恶英的“从头合成”得以发生。目前国内关于烧结烟气中二恶英含量的报道较少,如图4所示,不同烧结烟气的二恶英排放量差别很大,可能跟原料与工况有关。
2源头减排技术
2.1烟粉尘
目前,从源头减排烧结烟气粉尘浓度的研究较少。现有烧结机头ESP在正常运行时,基本满足脱硫设施入口粉尘浓度要求,但随着对PM2.5和PM10的关注越来越多,以及ESP存在的细颗粒物穿透窗口问题,使得从源头减排PM2.5和PM10总量的研究更具环境效益。
2.2二氧化硫
烧结工艺参数对烟气SO2产排有明显影响。焦粉配比的降低、生石灰配比的增加,可导致SO2排放峰值降低。有研究者利用尿素良好的脱硫能力将其布置在烧结铺底料上方,发现烟气中SO2的排放浓度降到108mg/m3,硫率达到84.4%,且脱硫成本较低。
2.3氮氧化物
NO排放规律与烧结原料中的N元素含量高低相一致,控制烧结原料中的N元素存在形式,可以很好地控制NOx排放量。有学者通过烧结杯实验改变混合料含水量、燃料配比、料层厚度、生石灰配比等烧结工艺参数,发现烟气中的NO减排量在10%~20%。
2.4二恶英
二恶英源头减排主要分为两方面:1)从二恶英的生成机理考虑,应减少Fe、Cu、Cl等元素在烧结原料中的含量,如减少轧钢氧化铁皮回用量、混料前洗涤或高温处理烧结回用料,或者添加抑制剂,如硫酸铵、尿素等减少二恶英的生成量;2)从二恶英的性质考虑,应调整烧结工艺,通过烟气循环技术高温裂解二恶英,减少排放量。
3过程控制技术
3.1能量优化烧结技术EOS
EOS技术在烧结机头烟气汇集经旋风除尘器后,将约50%的烟气与少量空气混合,循环至热风罩,剩余的烟气外排处。该技术在利用了循环烟气余热的同时,将循环烟气中的二恶英通过燃烧层裂解。该技术由荷兰克鲁斯艾莫伊登在其135m2烧结机上应用。
3.2环境型优化烧结EPOSINT
EPOSINT工艺将机尾部分高温度、高污染物浓度的烟气引出,将35%的烟气与冷却机废气混合,用作循环气使用,减排量达30%,但高硫循环烟气使得烧结矿中含硫量增加。该技术由奥钢联钢铁公司应用于250m2烧结机上。
3.3低排放能量优化烧结工艺LEEP
LEEP技术将烧结机后半部高温度、高污染物浓度的烟气与前半部分低温烟气换热后进行循环,循环比例达47%,SO2减排67.5%,二恶英减排90%,但同样存在烧结矿含硫量增加,影响烧结矿品质的问题。技术由德国HKM公司在其420m2烧结机上应用。
3.4区域性废气循环技术
该技术将风箱分类,针对烟气组分的区别进行不同的处理,将点火段高氧、低温的烟气循环至烧结机中段;低氧、低
SO2的烟气经除尘后排出;低氧、高SO2的烟气引至脱硫设施处理;高氧、高SO2的烟气经换热后循环至点火段后。此方法减排量可达28%,减排量相对较低,且改造复杂。由新日铁公司在其480m2烧结机上使用。
4末端治理技术
4.1烟粉尘
国内大部分烧结厂的烟气除尘采用三电场或四电场的ESP,基本满足脱硫入口烟气粉尘含量达40~80mg/m3的要求。对于烟气二次除尘,干法、半干法脱硫采用布袋除尘,湿法脱硫采用除雾器或湿法电除尘器(WESP)对烟粉尘进行控制。据统计75%以上的烧结ESP后烟粉尘浓度<50mg/m3。但ESP前后烟气中PM2.5和PM10占烟粉尘总量的比重分别由51.23%升为93.13%和由43.73%升为85%。说明经ESP后的烟粉尘主要为PM10,及更细的PM2.5。因此对烟气中细颗粒物的脱除,是今后研究的主要方向。
4.2二氧化硫
目前烧结烟气脱硫技术以湿法和半干法技术为主。截止至2012年,国内脱硫设备共287套,其中湿法209套,占总数的
72.82%,以石灰(石)-石膏法为主;半干法76套,占总数的26.48%,主要为循环流化床法和旋转喷雾法;干法2套,占总数的0.7%,为活性炭/焦法。
湿法脱硫技术的优点是吸收剂利用率很高,脱硫效率在95%以上,对烟气适用范围宽,副产物脱硫石膏成分对稳定,二次污染小。但工艺废水中氯离子浓度高,对设备有定腐蚀;石灰浆液喷嘴易发生堵塞情况;除雾器易结垢堵塞,影响尾气处理,形成石膏雨,对周边环境造成污染。
半干法脱硫技术应用较多的有旋转喷雾半干法、循环流化床法、MEROS等。半干法脱硫技术脱硫效率一般为85%~95%,具有同时脱除强酸、重金属和二恶英的潜力,系统不存在腐蚀问题,适合处理烟气温度较高、SO2浓度较低的烟气,基本无废水排放,烟尾较轻,但副产物是以CaSO3为主的灰渣,用价值有限且易分解,产生二次污染。
干法,即活性炭/焦法,主要应用于太钢和宝钢湛江钢铁。优点是吸附的SO2气体可加工成硫酸,具有较高价值,且无二次污染。同时可实现脱硝、脱二恶英、吸附粉尘及重金属等效果。但入塔烟气SO2浓度不能超过2400mg/m3,以避免因吸附热过高而发生爆炸。解析后产生的酸为混合酸,要求设备防腐性能高,而且投资及运行费用高。
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