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烧结烟气脱硝工艺探讨

北极星环保网来源:资源节约与环保 王旭2019/6/4 9:12:21我要投稿
所属行业: 大气治理  关键词:烧结烟气 脱硝工艺 SCR工艺

北极星环保网讯:研究表明,冶金企业排放的NOx总量在固定发生源中占第二位,仅次于SO2的排放量。其中,烧结机排放的NOx总量约占冶金企业NOx排放总量的50%左右。故对烧结机烟气NOx排放量的控制将有效地降低冶金企业的NOx的排放量。

由于我国环保意识起步较晚,我们对烧结脱硝相关技术的研究认识还不够,随着国家对其环保要求日益严格,对这方面的研究也一定会随之深入。本文首先分析了烧结机烟气的特点,根据这些气体的特点从原理、去除效率和对应的可行性进行对比,希望能够为烧结烟气脱硝工艺的选择提供参考。

随着工业经济的发展,钢铁行业也得到了很大的发展,烧结烟气中含有氮氧化物,它们大量排放到大气中,不仅形成酸雨,破坏臭氧层,还导致温室效应致使全球变暖。要想降低碳氧化物的排放就需要在烧结操作中加入脱销工艺,目前来说主要有四种脱销工艺,各有特点。

1 烧结烟气的特点

烧结机排放的NOx主要源自烧结过程中燃料的燃烧,燃烧过程中产生的氮氧化物主要是NO和NO2,统称为NOx,在低温条件下燃烧还会产生一定量的N2O。燃烧过程中产生的NOx的种类和浓度与烧结配料的燃料情况、烧结温度和空气系数等燃烧条件有密切关系。

一般NO占NOx总量的90%以上,NO2占5%~10%,N2O占1%左右。和其它工业炉窑相比较烧结烟气具有如下特点:

1.1 烟气温度变化大

烟气会因为操作工艺的不同发生较大变化,一般烟气温度在120~180℃。

1.2 含湿量大,露点温度较高

为了能够增加混合料的透气性,混料时我们通常加入适当的水制成小球形状,这使得最终的排放尾气中水分含量较高,一般在10%左右,露点温度在60~80℃[1]。

1.3 含有腐蚀性气体

高炉煤气的点火过程中和混合料的烧结时除了氮氧化物还会产生一些其他有害气体,例如氯化氢、硫氧化物等腐蚀性气体,而且这些气体含氧量比较高。

2 烧结烟气脱硝工艺分析

烟气脱硝技术大致可以分为湿法和干法,目前我国烧结脱硝技术还不是很完善,因此通过借鉴国内外的先进脱硝技术,运用频率较高主要有四种工艺路线,分别是湿法脱硝工艺、臭氧氧化脱硝工艺、选择性催化还原工艺、活性焦工艺,前面两种工艺是属于湿法,后面两种属于干法脱硝[2]。

2.1 湿法脱硝工艺

这项工艺的原理是通过液相氧化-还原吸收来达到脱硝的目的,氧化步骤主要选择具有强氧化性的物质来把一氧化氮氧化成高价态的氮氧化物,一般来说是二氧化氮,吸收步骤主要是利用脱硫产生的亚硫酸盐将高价态的氮氧化物还原吸收,使得其最终通过氮气的形式脱离[3]。

烧结烟气中NO占NOX总量的90%以上,所以脱硝的目的主要就是去除烟气中的NO,而NO对于水的溶解度比较低,如何提高NO在溶液中的溶解度是提高烧结烟气脱硝效率的关键技术。

据美国加州伯克利能源与环境公司劳伦斯实验室David Little John早期研究发现,在SO32-、HSO3-、SO2和水共存的水溶液中,NOX的分压下降,并确认体系中有(ON-SO3)2-生成,并且NOX和HSO3-之间的反应符合准一级反应。

由于烧结烟气中有Fe3+的存在,而Fe3+被发现可以作为一种催化剂和氧化剂能提高NO在溶液中的氧化吸收反应,使NOX和SO2同时处于边吸收边氧化的过程中。反应过程有一定的条件:液相中必须有SO32-、HSO3-存在并且其含量大于一次性的脱硫浓度;烟气中必须有SO2和NOX同时存在;烟气中必须有Fe3+;在湿法吸收塔中烟气与吸收液充分接触并有足够的停留时间。

2.2 臭氧氧化脱硝工艺

这项工艺的原理是通过臭氧作为一种强氧化剂来达到脱硝的目的,烟气中NOx的主要组成是NO,NO难溶于水,反应活性较差。而臭氧作为一种强氧化剂,可以容易的将NO氧化成高价态的NO2、N2O3、N2O5等,且溶于水生成HNO2和HNO3,溶解能力大大进步,从而可与后期的SO2同时被吸收,达到同时脱硫脱硝的目的。臭氧作为一种清洁的强氧化剂,可以快速有效地将NO氧化到高价态的氮氧化物。

延伸阅读:

烧结烟气超低排放技术应用及展望

太钢烧结烟气氮氧化物超低排放技术研究

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