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宝钢烧结烟气活性炭净化工艺和装备

北极星环保网来源:钢铁 汪庆国 等2019/9/10 10:15:52我要投稿
所属行业: 大气治理  关键词:烧结烟气 湿法脱硫工艺 脱硫剂

北极星环保网讯:介绍了国内首套自主设计和制造的烧结烟气活性炭净化系统各种污染物脱除机理、工艺流程和系统装备,主要包括烟道系统、吸附系统、解析系统、活性炭储运系统等。对各主要系统内部结构、工作原理、相关设计和运行工艺参数进行了详细说明,对该系统的技术特点和投运后实际烟气净化效果进行了详细介绍。该系统具有污染物脱除率高、运行稳定可靠的优点。

处理前烟气中SO2质量浓度为412.091~642.811mg/m3,处理后SO2质量浓度为1.227~7.999mg/m3,SO2脱除率为98.53%~99.76%;处理前NOx质量浓度为235.451~365.218mg/m3,处理后NOx质量浓度为92.707~137.663mg/m3,NOx脱除率为57.63%~69.44%;处理前二噁英的毒性当量为0.82~5.40ngTEQ/m3,处理后下降到0.0023~0.0089ngTEQ/m3,二噁英脱除率为99.43%~99.89%;经过净化后粉尘质量浓度为7.747~11.500mg/m3。结合生产运行情况对该烧结烟气活性炭净化系统做出了适当评价并对其推广应用前景进行了展望。

烧结烟气中的主要污染物包括二氧化硫、氮氧化物、二噁英、粉尘和重金属等。二氧化硫和氮氧化物主要来源于烧结机燃料燃烧和铁矿石烧结过程。二氧化硫是最主要的大气污染物之一,也是酸雨形成的主要原因。酸雨不仅危害动植物健康,而且会破坏土壤和腐蚀建构筑物。

氮氧化物是另一种主要的大气污染物,除了对生物体的毒性和形成酸雨外,氮氧化物会与碳氢化合物反应生成光化学烟雾,并且会参与臭氧层的破坏。二噁英是一类具有强毒性和强致癌性的有机污染物。

钢铁企业烧结过程是环境中二噁英的主要来源之一。二噁英包括多氯二苯并对二噁英(PCDDs)和多氯二苯并呋喃(PCDFs)2种,其中PCDDs有75种异构体/同类物,PCDFs有135种异构体/同类物。

目前国内很多钢铁企业烧结烟气净化还仅限于使用静电或布袋除尘器对粉尘进行治理,缺乏能同时深度处理SO2、NOx和二噁英等主要大气污染物的环保设施。

国内少数钢铁企业从2005年开始建成烧结烟气脱硫设施,典型的脱硫工艺主要有石灰石/石灰-石膏法、氨-硫铵法、双碱法、氧化镁法、有机胺法、离子液法、循环流化床法、密相干塔法、旋转喷雾法、MEROS、NID、GSCA、ENS等。

其中,前6种属湿法脱硫工艺,其脱硫效率较高,脱硫剂利用率高,但是主要存在耗水量大、设备和管道容易堵塞和腐蚀、废水难处理和利用、副产物因含有有害杂质而难以资源化利用等问题;后7种属半干法脱硫工艺,其脱硫剂一般为石灰和熟石灰,其脱硫副产物CaSO3、CaSO4难以综合利用,往往成为固体废弃物,且系统的稳定性受烧结机不同工况的影响较大。

上述这些烧结烟气脱硫设施一个突出的不足是不能同时深度脱除NOx、氟化物、二噁英等其他主要大气污染物和有毒污染物,且系统运行的稳定性和故障率也参差不齐。

为严格执行国家大气污染物排放标准和大气污染物特别排放限值的要求,宝钢湛江钢铁有限公司(以下简称“湛钢”)为2台新建的550m2烧结机同步配套建造2套烧结烟气活性炭净化系统,通过多种污染物末端协同治理,最大限度地减少对环境的污染和实现清洁生产。

宝钢与中冶长天、清华大学等单位合作,在完成污染物脱除机理和催化剂性能研究的基础上,在宝钢股份本部(上海宝山)建设了一套活性炭烟气净化中试装置,取得了大量可靠的运行数据。

在此基础上,以建设环保水平一流的湛钢为契机,成功开发了湛钢以活性炭为污染物脱除介质的烟气净化系统。湛钢2套烧结烟气活性炭净化系统分别于2015年11月27日和2016年7月15日顺利投运。该系统是目前国内首套自主设计、制造和建设的烧结烟气活性炭净化系统。主要建设目标为:

(1)烟气中SO2排放浓度不大于50mg/m3;(2)烟气中NOx排放浓度不大于150mg/m3;(3)粉尘排放浓度不大于20mg/m3(SO2、NOx和粉尘浓度为标准状态下浓度,下同);(4)二噁英当量排放浓度不大于0.5ngTEQ/m3;(5)与烧结机同步率不小于95%。

1烧结烟气活性炭净化原理

1.1脱硫原理

1.4二噁英脱除原理烟气中固态二噁英在吸附塔内被活性炭移动层的过滤集尘功能捕集,气态二噁英被活性炭吸附。吸附了二噁英的活性炭在解析塔内被加热到400℃以上,并保持3h以上,在催化作用下苯环间的氧基被破坏,使二噁英发生结构转变裂解为无害物质。其反应过程如下:

QQ截图20190910093811.jpg

延伸阅读:

钢铁行业烧结机脱硝排放系统中GGH设计探讨

烧结过程中氮氧化物排放的研究

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