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钢铁企业烧结烟气超低排放改造技术浅析

北极星环保网来源:建筑学研究前沿 侯宇 乔红2019/8/19 10:46:41我要投稿

北极星环保网讯:随着钢铁行业的不断发展,一方面促进了国民经济的增长,另一方面也造成生态环境污染、产能过剩等问题。2018年政府工作报告提出“推动钢铁等行业超低排放改造”任务要求,打赢蓝天保卫战,共创绿水青山。生态环境部起草了《钢铁企业超低排放改造工作方案(征求意见稿)》,明确“烧结机头烟气、球团焙烧烟气在基准含氧量16%条件下,颗粒物、二氧化硫、氮氧化物小时均值排放浓度分别不高于10mg/m3、35mg/m3、50mg/m3:其他污染源颗粒物、二氧化硫、氮氧化物小时均值排放浓度分别不高于10mg/m3、50mg/m3、150mg/m3”。实施钢铁企业超低排放改造,对推动钢铁工业转型升级、改善大气环境质量、化解钢铁行业过剩产能具有重要意义。

钢铁冶炼是高耗能重污染行业,而烧结烟气又是钢铁企业主要排放的大气污染物,它约占整个钢铁企业排放总量的50%以上。随着国家环保排放标准的不断收紧和“十三五”期间实行污染物总量控制政策的影响,对烧结烟气的治理将成为钢铁企业的重点工作,而烧结烟气治理也必将朝着污染物协同治理、实现超低排放的方向转变。

1烧结烟气污染物的产生及排放情况

烧结是钢铁联合企业的固体废物处理中心,大部分含铁废物,如除尘污泥、除尘灰等都可作为烧结原料加以综合利用。从总体上看,烧结烟气比燃煤锅炉的烟气成分更复杂,除含有颗粒物、SO2、NOX外,还含有CO、CO2、二噁英、多环芳烃、重金属等气态污染物。

1.1烟粉尘

烧结机头烟气中粉尘浓度可达10g/m3,且粉尘主要为100μm左右的粗颗粒物和PM2.5,组分主要为SO42-、K、Cl-、Ca、Si、Fe、Al、Na等化合物,这些组分主要是矿石原料及燃料中不完全燃烧物质造成的。若不对其进行处理,对后续烟气处理工艺将产生严重影响。

1.2二氧化硫

烧结原燃料中的S元素在烧结过程中形成SO2,烧结烟气中SO2浓度因原料种类、配比、铺料方式、工况等差异波动较大。中国大部分地区烧结烟气中SO2浓度在500~2000mg/m3,脱硫装置脱硫效率达到90%即可满足排放标准。但是,在烧结原料S含量偏高的地区,烧结烟气中SO2浓度最高可达到6000mg/m3,这对脱硫装置的脱硫效率和工况适应能力提出了较高要求。

1.3氮氧化物

烧结烟气中的NOX主要来源于固体燃料燃烧和高温反应,大部分为燃料型NOX,约90%由煤粉、焦粉等燃料燃烧产生,NOX排放浓度一般在200~350mg/m3。

2烟气脱硫脱硝超低排放技术浅析

2.1 SCR联合脱硫脱硝技术

选择性催化还原技术(SCR)是指以氨作为还原剂、钒钨钛等为催化剂,将NOx还原成N2和H2O,从而达到去除NOx的目的。反应方程式如下:

QQ截图20190819104140.jpg

SCR脱硝效率可达到90%以上,在电厂已经得到广泛应用,但传统SCR技术要求烟气温度在350℃以上才能完成催化还原反应,烧结、球团烟气温度大多在100~180℃,因此,降低催化还原反应的反应温度,成为中低温SCR技术亟待解决的难题。

目前,国内已经有烧结机采用低温SCR技术实现了在280℃下80%以上的脱硝效率。对于采用湿法、半干法脱硫装置的已建烧结机比较适用,可通过在现有脱硫设施前后增设低温SCR单元,实现脱硝目的。目前该方法运行成本较高,如何进一步降低催化反应温度,降低能耗,关系着SCR技术能否在超低排放改造工作中大力发展。可利用湿法脱硫、半干法脱硫、循环流化床、活性炭法等联合中低温SCR技术进行脱硫脱硝的超低排放处理。

2.2活性炭法多污染物协同处理技术

活性炭吸附法技术工艺简单,占地面积小,是一种可同时去除粉尘、NOx、SO2等多污染物的烟气净化技术,且该技术资源化利用率高,副产物为高浓度SO2气体,可用于制备浓硫酸或其它高附加值的单质硫等,具有良好的发展前景。活性炭多污染物协同处理技术由吸附系统、解析系统、输送系统和硫资源化利用系统组成。

烟气由增压风机引入吸附塔,氨气在吸附塔入口加入,SO2、NOx、粉尘、二噁英、重金属等污染物脱除在吸附塔内完成。吸收了污染物的的活性炭通过输送系统送往解析塔,在430℃氮气气氛下对活性炭进行加热解析,产生富含SO2气体,同时可以分解约70%的二噁英,活性炭经筛分后重新利用,筛下物可送往高炉或烧结作为燃料使用,工艺流程如图1所示。

QQ截图20190819104130.jpg

图1 活性炭法多污染物系统处理技术工艺流程

延伸阅读:

钢铁企业烧结烟气脱硝工艺的探讨

钢铁超低排放难点在烧结 烧结工序超低排放有哪些绝招?

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