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烧结烟气超低排放技术应用及展望

北极星环保网来源:工程技术 吴延娟2018/5/29 11:33:14我要投稿
所属行业: 大气治理  关键词:超低排放 烧结烟气 钢铁行业

北极星环保网讯:1前言 我国在大气污染物治理方面已取得一定成绩,但空气质量仍不乐观,大气污染治理任重而道远。火电行业是SO2、NOx的主要贡献者,2015年12月2日,国务院常务会议决定,在2020年前,对燃煤机组全面实施超低排放和节能改造。

其中,东、中部地区要提前至2017年和2018年达标,业界争议不断的超低排放得以全面推行。环境保护部办公厅随后在关于印发<全面实施燃煤电厂《超低排放和节能改造工作方案>的通知(环发﹝2015﹞164号)》确定了超低排放的统一标准(即在基准含氧量6%条件下,烟尘、二氧化硫、氮氧化物排放浓度分别不高于10、35、50mg/m3)。

钢铁行业是继火电行业又一大污染源,据环保部统计,2015年钢铁冶炼企业的SO2、NOx排放量分别为136.7万t、55.1万t,其中SO2排放量约占工业源总排放量9.7%,仅次于火电行业;NOx排放量约占工业源总排放量5%,仅次于火电、水泥行业。

在钢铁行业排放的污染物中,其中约78.8%SO2、52.8%NOx来自烧结工序,烧结工序为钢铁企业大气污染防治的一个最重要环节。现行的《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》(GB28662-2012)规定,烧结烟气排放需满足新建企业限值要求,即颗粒物、SO2、NOx的排放限值分别为50、200、300mg/m3,特别排限值执行40、180和300mg/m3的标准。

可以看出,新建企业排放标准限值和特别排放限值之间差别不大,且企业目前的氮氧化物排放浓度基本在300mg/m3左右,普遍未采取脱硝措施,仍有较大的减排空间。为进一步减少钢铁行业污染物排放,应加严烧结(球团)焙烧设备的特别排限值。

随着环境污染的不断加剧和环境治理力度的不断加大,可以预见,类似于燃煤电厂超低排放的要求,钢铁企业烧结烟气污染物排放限值将进一步加严,将有可能制定并执行钢铁行业烧结烟气的“超低排放”标准。

根据现有烧结烟气脱硫脱硝项目运行情况及参照电厂超低排放指标,预计烧结烟气粉尘、SO2、NOx超低排放浓度限值为10、35、50mg/Nm3。本文介绍了当下几种不同烧结烟气的治理技术,分析比较了其优缺点,并探讨了其应用于“超低排放”的可行性。

2烧结烟气治理技术应用

目前,烧结烟气净化脱硫主要分为三类:湿法、干法与半干法,应用最广泛的为湿法脱硫;粉尘的处理主要采用电除尘和布袋除尘两种形式,目前采用较多的是静电除尘器;NOx脱除已经工业化应用的有选择性催化还原技术(SCR)和臭氧(O3)氧化脱硝技术,其中SCR技术比较成熟,脱硝率能达到80%~90%,O3氧化具有工作温度较低、不会引入其他物质、不会造成二次污染等优点,可将烟气中的低价态化合物氧化为高价态化合物,然后利用装置尾部的CaCO3/NaOH两级碱液达到脱硫脱硝的目的。研究发现,烟气中SO2的存在不会对O3氧化NO产生太大影响。因此,O3对NO有一定的选择性强制氧化作用,可以避免强氧化剂O3的浪费[3],但仍需关注烧结烟气中高浓度CO对O3脱硝的影响。目前由于O3设备造价、发生费用高等因素,制约了该技术的进一步推广与应用。

2.1烧结烟气联合脱硫脱硝技术

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,多污染物协同脱除技术组合方式较多,此处选择其中几种最适合用于烧结烟气条件下多污染物去除的主要技术进行介绍。

2.1.1半干法脱硫+SCR工艺

半干法脱硫(CFB、SDA)在烧结烟气净化中应用较多,应用最广的CFB系统主要由吸收塔、脱硫除尘器、脱硫灰循环及排放、吸收剂制备及供应、工艺水系统等组成,经过半干法处理的烧结烟气排放温度约为110℃。半干法脱硫除尘后的烟气通入脱硝系统实现NOx的脱除。此种烟气联合治理工艺在中国台湾中钢、韩国POSCO光阳厂、奥钢联林茨厂和宝钢四烧结已有约10套。

典型的“半干法脱硫+SCR”工艺流程如图1所示,其主要设备SCR反应器如图2所示。可见,原烟气通过GGH换热器与脱硝后的净烟气换热并升温至250℃,再与加热炉燃烧产生的高温烟气混合升温至280℃,然后与NH3在混合器的扰动下得以充分混合,混合后的烟气进入SCR反应器。

目前半干法脱硫+SCR脱硝技术已在宝钢4#烧结机得到了成功应用,并能实现粉尘、SO2、NOx排放浓度分别低于30、35、50mg/Nm3,但该工艺存在脱硫副产物量大,尚无公认的最佳应用途径或资源回收价值,需作为废物进行处理,V/Ti催化剂也存在处理问题。

2.1.2SCR+湿法脱硫工艺

目前烧结烟气80%采用湿法脱硫,经湿法脱硫后烟气温度降至50~60℃,湿法脱硫对烟气中NOx浓度影响不大,烟气经过吸收塔处理之后可以达到95%以上的脱硫效率。湿法脱硫后烟气湿度很高且温度较低,为了防止系统能耗过高及腐蚀、堵塞现象严重,对于已上湿法脱硫的装置(如石灰石石膏法、氨法、镁法等),建议采用先脱硝再脱硫的工艺,其工艺流程如图3所示。

延伸阅读:

烧结烟气污染物治理技术研究及应用现状

钢铁烧结烟气脱硝技术分析

多图了解钢铁行业烧结烟气脱硝脱二噁英S-SCR技术

钢铁行业烧结烟气海水脱硫的可行性研究

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