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钢铁企业烧结烟气脱硝工艺的探讨

北极星环保网来源:污染与防治 杨小青2019/4/30 10:33:00我要投稿

北极星环保网讯:烧结烟气是钢铁企业的重要污染物,为了响应国家去产能、减排政策的实施,烧结烟气脱硝已成为国内外脱硝研究领域的一个热点。

本文结合实际工程,从钢铁企业烧结烟气目前存在的问题入手,对现今主要脱硝技术进行分析对比近年来,大气污染备受关注,二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOX)是烟气中主要的空气污染物,它会引起人类和动物的呼吸系统疾病,也会导致一系列的环境问题,如光化学烟雾、酸雨和臭氧破坏,这对工农业生产及人民的身体健康造成了严重的影响。

其污染源主要是燃煤发电行业和钢铁行业,燃煤行业的脱硫脱硝已有比较成熟的工艺,而钢铁行业的烟气处理尚未得到足够的重视。据统计,在钢铁工业的各种生产过程中,烧结烟气过程中NOX排放约占钢铁厂NOX排放总量的一半左右,尽管烧结烟气脱硫在技术上已经成熟,方法也有多种,但在烧结烟气脱硝的建设方面进展不大。

2012年,国家环保部颁发的《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》(GB28662-2012)和炼焦化学工业污染物排放标准-GB16171》要求现有企业和新建企业的SO2、NOX排放限制分别为200mg/m3、300mg/m3。

随着NOX和SO2的排放标准的要求越来越严格,继电厂烟气处理后,对钢铁企业烧结烟气同时脱硫脱硝的新技术开发将是一个具有挑战性和迫切性的问题,使得烧结烟气中NOX的控制成为继烟(粉)尘和SO2脱硫之后钢铁企业环保治理的重点,并且越来越多的工作致力于开发更高效的NOx去除技术,这彰显着对烧结烟气脱硝处理刻不容缓。

1 钢铁企业烧结烟气目前存在的问题

钢铁行业中烧结烟气是将置于烧结台车上的各种粉状(含铁原料)、燃料和溶剂点火熔化,在高温烧结成型过程中所产生的含有多种污染成分的气体,其中包含的主要大气污染物有SO2、NOX、重金属和二噁英等有害物质,因此烧结烟气的治理与净化是钢铁行业大气污染物减排工作的重中之重。

目前,湿法烟气脱硫(FGD)是钢铁工业中较为成熟、应用最广泛的一种控制二氧化硫排放的技术,静电除尘对Pb、Cd、Cr的去除率均为50%以上,选择静电除尘结合湿法脱硫装置,可以达到协同去除重金属效果。

国际上(包括中国)常用的去除烟气中二噁英的技术是活性炭喷射加布袋除尘器,这种技术可以比较方便地运用于实际工程,也可较容易的实现烟气中二噁英的浓度低于0.1ngI-TEQ/m3的排放标准。

南方某大型钢铁企业已具备循环流化床脱硫塔,流化床对NOX有一定的脱除作用,但脱除率仅在10%左右,不能够实现较好的脱硝效率,故拟在3号烧结脱硫入口烟道增设脱硝装置。在烧结过程中产生的NOx主要包括NO和NO2,其中90%以上是NO,5%-10%是NO2,把这些有害的化合物转化成无害的氮。在它们排放到大气中之前是非常必要的。

然而,由于烧结烟气中的NOX主要以不溶于水的低价氧化物形式存在,因此吸收塔对氮氧化物的吸收作用不大。由于烧结烟气的特殊性,每个行业应结合自身工程特点,开发出适合的脱硝技术路线。

2 结合钢铁企业烧结烟气特点,选择合理脱硝技术

钢铁企业烧结烟气与普通电厂烟气相比,有其自身的特点:烟气量大且分布不均匀。每生产一吨烧结矿大约产生4000-6000m3烟气,因透气性差异和辅料不均等原因,最终倒是烟气系统阻力变化较大,从而烟气量变大。

温度变化范围大。一般为80-180℃,但达不到电厂锅炉烟气脱硝SCR反应所需要的温度350℃。含氧量高。一般为15%-18%。湿度大且不稳定。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,所以水分含量一般为10%-13%。

污染物成分复杂。原料铁矿石的运用,使烟气中含有HCl、HF、NOX等腐蚀性气体,粉尘浓度高,SO2含量大。目前烟气脱硝技术按照脱除原理可以分为催化分解、催化还原、非催化还原、吸收法、吸附法、电子束法等,本文从下面几种应用较广泛的脱硝技术中,结合钢铁企业烧结烟气的特点,为本项目工程选择合理的脱硝技术。

2.1 选择性催化还原脱硝(SCR)

SCR工艺在20世纪70年代于日本率先实现工业化,主要应用于工业锅炉和电站锅炉烟气脱硝,是在催化剂作用下,以NH3为还原剂,在一定温度范围内(一般为300-450℃),使NOX发生还原反应,生成N2和H2O。

该技术脱硝效率高,一般为70%-90%,不产生二次污染,系统稳定。国内约有300多家电厂采用SCR法,约占所有脱硝技术的98%[9]。然而,由于我国烧结烟气温度较低,不能达到SCR的操作温度且投资运行成本高,故无法直接应用到烧结烟气脱硝。

延伸阅读:

烧结烟气SCR脱硝反应器流场模拟与设计优化

太钢烧结烟气氮氧化物超低排放技术研究

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