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烧结烟气中污染物防治技术应用现状

北极星大气网  来源:《环境工程》  作者:张璞 王珲等  2018/3/9 10:23:50  我要投稿  

北极星大气网讯:摘要:介绍了烧结机头烟气中烟粉尘、重金属、SO2、NOx,以及二恶英的排放现状。分别从源头减排、过程控制、末端治理等三方面分析了污染防治技术的应用现状。根据烧结烟气多污染物排放特点及其防控需要,针对不同工艺,提出了4种多污染物联合防治技术路线,并分析了其优缺点。同时,对烧结烟气污染物治理的发展方向进行探讨,提出应对烧结烟气中细颗粒物与重金属的排放情况和防治技术做进一步研究。

0引言

随着我国粗钢产量的逐年增长,钢铁行业大气污染问题愈加严重。烧结作为钢铁生产过程中污染最严重的工艺环节之一,其烟气治理已经成为重中之重。GB28662—2012《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》提高并新增了多污染物排放限值,对烧结烟气污染物防治提出了更高的要求。

烧结过程烟气量大,污染物种类多,含量波动大,烟气温度低。目前烧结机头烟气污染物的治理措施主要分为3个阶段:源头减排、过程控制和末端治理。

源头减排是在保证烧结矿性能不受影响的前提下,通过对烧结原料中的S、N、矿物元素以及不完全燃烧的碳颗粒物等成分的控制,从源头上减少烟气中多种污染物的排放浓度,降低末端治理设备的净化压力。

过程控制是在烧结生产过程中进行污染物减排。主要方法是采用烟气循环技术,去除烟气中的多种污染物,减少烟气和污染物的排放总量,并利用循环烟气中的余热,降低能耗。

末端治理则是采用电除尘器(ESP)、布袋除尘器(FB)和湿法脱硫(WFGD)等净化设备来脱除烧结烟气中的各种污染物。为满足愈发严格的排放要求,必须改造升级化设备,或者更换更高脱除效率的净化设备。同时,净化过程产生的废弃物若处置不当会造成二次污染。

1烧结烟气污染物现状

1.1烟粉尘

烧结生产伴随燃烧过程会产生大量的烟粉尘,未经处理的烧结烟气烟粉尘浓度常可达10g/m3左右,其粒径分级主要集中在100μm的粗颗粒,以及PM10和PM2.5,其中PM10与PM2.5分别占总量的51.23%、43.73%。烟粉尘组分以铁矿物颗粒、碱金属矿物颗粒和不完全燃烧物为主,需及时处理,以减小对后续烟气净化设备的影响。

1.2重金属

烧结机头烟气中的多种重金属,如Pb、Zn、As、Cu、Cr等,主要富集烟粉尘中(图1)。在净化过程中,一部分被除尘器捕集,作为返灰配入原料中重新烧结,使得烧结矿中重属含量增高;一部分经由脱硫设备富集在脱硫副产物中,影响其安全利用;剩余部分会随着烟道排,对周边环境造成重污染。较高比电阻的重金属氧化物,会在电极上形成绝缘层,降低电除尘器的除尘效率,影响正常排灰。

目前,对烧结机头烟气的重金属排放及净化的研究较少。迫切需要开展烟气中重金属含量、度和分布等排放特性研究,也需要开展烟气净化设备,例如ESP、FB和WFGD等对重金属排放量的净化效果研究,以便为今后重金属防控提供数据基础。

1.3二氧化硫

烧结机头烟气中SO2因烧结原料的配比、铺料方式、烧结工况等因素影响,波动很大,不同地区原料不同,差异明显。我国各地区烧结机头烟气中SO2含量见图2。

大部分地区SO2浓度波动范围小于2000mg/m3,脱硫设备效率达到90%,即可满足200mg/m3的排放标准,福建、江西和四川等地的SO2浓度波动较大,最高能达到6000mg/m3,对脱硫设备的负荷要求高。烧结杯实验研究发现,烧结过程中形成的SO2会在烧结料层中进行脱附扩散,但由于过湿带对SO2有较强的吸附作用,会导致SO2的排放在过湿带的形成和消失处形成两个峰值。因此,烟气中SO2排放量会受燃料量、混合料水分、矿粉含硫量、混合料碱度等因素影响。

1.4氮氧化物

由烧结燃料(煤粉、焦粉)燃烧产生的燃料型NO,占烧结烟气中NOx的90%以上。见图3,我国烧结烟气中NOx含量为100~500mg/m3,波动较大。目前,烧结烟气脱硝主要以活性炭/焦吸附为主。

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