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烧结烟气氮氧化物减排技术路径探讨

北极星环保网来源:环境工程 陈健2018/5/31 13:37:02我要投稿
所属行业: 大气治理  关键词:烧结烟气 氮氧化物 钢铁行业

北极星环保网讯:《国家环境保护“十二五”规划》明确提出在“十二五”期间要深化主要污染物的总量减排,规划期末包括氮氧化物在内的主要污染物排放总量应比上一轮规划期末有较大幅度的减少,其中氮氧化物的减排幅度将达到8%以上。钢铁行业作为“高消耗、高污染”的“两高”行业,其排放的污染物在全国的污染物排放总量中占有相当比重,以氮氧化物为例,2010年钢铁行业排放的氮氧化物占工业企业排放氮氧化物总量的6.3%,由此也成为氮氧化物减排的重点。

根据对我国主要钢铁企业近几年的统计:在包括采选矿、烧结(球团)、焦化、炼铁、炼钢和轧钢在内的钢铁企业各生产工序中,烧结(球团)工序排放的氮氧化物占钢铁企业主工序氮氧化物排放总量的一半(各主要工序氮氧化物排放情况见表1),因此控制和减少烧结(球团)工序氮氧化物产生与排放是整个钢铁行业氮氧化物减排的关键环节。

为控制和减少我国钢铁行业氮氧化物的排放量,国家环保部和质检总局于2012年中联合颁布实施了《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》、《炼焦化学工业污染物排放标准》、《炼铁工业大气污染物排放标准》、《轧钢工业大气污染物排放标准》等涉及钢铁、焦化行业的系列污染物排放标准,对各主要生产工序排放烟气中所含有的氮氧化物浓度设置了排放限值,如《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》就明确规定:现有烧结、球团所排放烟气的氮氧化物浓度在2015年前应控制在500mg/m3以内,自2015年起则应控制在300mg/m3以内,新建烧结、球团所排放烟气的氮氧化物浓度应控制在300mg/m3。

《国家环境保护“十二五”规划》中也明确要求新建烧结机应配套建设脱硫脱硝设施。纵观我国目前烧结工序氮氧化物控制的实际状况与国家的要求存在很大的差距,刚处于起步阶段,我国90m2以上烧结机已达500多台,但仅有太钢在其450m2及660m2烧结机上配套建设了脱硫脱硝一体化治理设施。虽然烟气脱硝的方法很多,但由于烧结烟气自身固有的复杂性和特殊性,决定了它不能完全照搬电厂的方法,各种脱硝技术在烧结领域的应用尚不成熟,加之其较高的初期投资及长期运行成本,在一定程度上阻碍了烧结烟气氮氧化物控制与减排工作的全面展开。

1烧结烟气的特性

与电厂锅炉烟气产生过程不同的是,烧结烟气是在将置于烧结台车上的各种粉状含铁原料、燃料和熔剂点火熔化、高温烧结成型过程中所产生的含有多种污染成分的气体,它与电厂烟气相比具有许多自身的特点,其烟气成分更复杂,变化波动更大,处理更困难。其主要特点是:

1)烟气量及其变化大:由于漏风率高(40%~50%)和固体料循环率高,有相当一部分空气没有通过烧结料层,使烧结烟气量大大增加,每产生一吨烧结矿大约产生4000~6000m3烟气,即使设备状况较好、漏风率较低的大型烧结机,其实际吨烧结矿产生的烟气量也要达到2800m3。此外,由于烧结料透气性的差异及铺料不均等原因,造成烧结烟气系统的阻力变化较大,最终导致其烟气量变化较大,变化幅度可高达40%以上。

2)氮氧化物浓度变化大:烧结所使用的燃料中氮的含量不同、烧结过程温度的波动、烧结矿产量的变化等都会直接影响到氮氧化物的产生,由此造成烧结机排放烟气中氮氧化物浓度的不同与变化。以某大型钢厂的三台烧结机为例,其排放烟气中氮氧化物浓度的变化范围可从<100mg>500mg/m3,三台烧结机中平均排放浓度最低的仅为192mg/m3,最高可达299mg/m3。烧结烟气排出的氮氧化物主要是一氧化氮和二氧化氮,其中又以一氧化氮为主。

3)烟气成分复杂:由于使用铁矿石为原料,因此烧结烟气的成分相对比较复杂,除氮氧化物、二氧化物和烟尘外,还含有氯化氢、氟化氢、多环芳烃(PAH)等气态污染物,同时还含有重金属、二恶英等危险污染物,烧结生产所排放的二恶英仅次于垃圾焚烧炉,排第二位。

4)烟气温度变化范围大:随着生产工艺的变化,烧结烟气的温度变化范围一般在120~180℃,但有些钢厂从节约能源消耗、降低运行成本考虑,采用低温烧结技术后,使烧结烟气的温度大幅下降,可低至80℃左右。

5)含氧量与含湿量高:为了提高烧结混合料的透气性,混合料在烧结前必须加适量的水制成小球,因此烧结烟气的含湿量较大,可达到7%~13%。含氧量一般为15%~18%。

由于烧结烟气的特殊性,使得烧结烟气脱硝不能完全照搬电厂烟气脱硝的模式,必须针对自身的特点,开发适合自己的烟气脱硝技术路线。

2烧结脱硝技术路线及其比较

目前,在烧结烟气脱硝方面存在着多种技术路线,如:选择性催化还原烟气脱硝技术(SCR)、选择性非催化还原烟气脱硝技术(SNCR)、催化氧化脱硝技术、活

性炭脱硝技术、等离子法脱硝技术、生化法脱硝技术等,但相对比较成熟、易于与粉尘、二氧化硫、二恶英等其他污染物实现综合治理的主要有活性炭法、催化氧化法及选择性催化还原法,本文将对活性炭法、催化氧化法及选择性催化还原法的工艺原理、系统流程及组成以及优缺点进行论述,并就几种脱硝方法进行技术经济比较。

2.1活性炭联合脱硫脱硝工艺

活性炭联合脱硫脱硝工艺主要由吸收、解吸和硫回收三部分组成。

烟气由增压风机引入吸收塔,在吸收塔入口前喷入氨,经吸收塔净化后的烟气进入烟囱排放。活性炭由塔顶加入到吸收塔中,并在重力和塔底出料装置的作用下向下移动。吸收了SO2、重金属等的活性炭经传送装置送往解析塔。在吸收塔中发生如下化学反应:

延伸阅读:

炉内脱硫对氮氧化物的协同控制技术研究

各地锅炉氮氧化物排放量标准

含氮氧化物废气的治理技术

浅析300MWCFB锅炉启动过程中氮氧化物排放浓度超标原因及对策

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