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不同烧结烟气脱硫工艺应用比较与分析

北极星环保网来源:环境工程 李海英2018/4/27 17:16:01我要投稿
所属行业: 大气治理  关键词:烧结烟气 脱硫 钢铁企业脱硫

北极星环保网讯:烧结作为钢铁生产重要工序,保证了高炉炼铁炉内料柱的透气性,能有效提高炉料含铁品位,减少脉石成分及有害杂质含量,使其具有优良的冶金性能,降低炼铁焦比,提高高炉生产效率。与此同时,烧结工序也向大气中排放了大量的SO2等污染物质,导致大气环境不断恶化,酸雨增加。

为减缓大气污染,2015年1月1日开始,钢铁行业烧结烟气SO2新排放限值为200mg/m3,其中京津冀、珠三角及长三角等地区的特别排放限值为180mg/m3。截止2014年的环保部数据,我国烧结配备脱硫设施526台,脱硫烧结机面积为8.7万m2,占烧结机总面积的,63%。脱硫投资大、成本高等特点导致钢铁企业脱硫覆盖率依然较低,多数大型钢铁企业脱硫设备能有效投运,并具备专业人员维护,保持稳定运行;也存在部分小型钢铁企业脱硫工程简易,SO2排放浓度不达标,面临停产改造的困境。因此,钢铁企业应选择适合自身发展现状的烧结烟气脱硫技术,实现绿色低碳发展。

1烧结烟气SO2的形成及特点

铁矿石中的硫多数为硫酸盐、硫化物,固体燃料(如煤粉)带入的硫则多为有机硫。烧结过程中,一些有机硫及90%以上硫化物(FeS2、CuS、PbS、CuFeS2、ZnS等)在干燥预热带、燃烧带分解后,很快氧化为SO2被释放;由于分解需较高温度及较长的时间,85%左右的硫酸盐(MgSO4、CaSO4、BaSO4等)将在燃烧带被分解释放SO2;一些有机硫在干燥预热带以H2S、CS2的形式析出;其余无机硫及有机硫被固定在烧结矿中。

干燥预热带、燃烧带是SO2的主要析出区。在烧结矿带,烧结矿中的SO2扩散到空气中。过湿带吸收SO2生成的硫酸盐、亚硫酸盐,在烧结后段分解释放SO2。点火段,燃料燃烧产生SO2,过湿带没有形成,SO2浓度开始略有上升。烧结后段,存在于料层中的硫全部释放,过湿带也慢慢消失,SO2浓度极高。烧结机SO2浓度排放特点为机头、机尾低,中后部高。

SO2浓度由铁矿粉、燃料、生产负荷、添加物成分及熔剂等决定,一般在300~2000mg/m3,为满足京津冀地区排放限值180mg/m3的要求,需要脱硫效率大于91%;当排放量高于7000mg/m3以上,此时需要脱硫效率大于97.4%。烧结烟气量大,一般在1500~2500m3/t(烧结矿)或350000~1600000m3/h[3]。

通常烟温较高,在150℃左右,机尾处风箱烟温较高,一般在350~400℃[8]。烟气含湿量大,且含有腐蚀性气体,如SO2、NOx、HCl、HF等,一旦烟温降低将产生强酸性冷凝液滴,造成严重的设备腐蚀。烧结工艺本身具有不稳定性,烧结烟气量、SO2浓度、温度均有剧烈升降,且频繁波动,其中烟气量一般为设计流量的0.5~1.5倍。

2烧结烟气污染物治理现状

目前存在烟气脱硫法、高烟囱扩散稀释法、低硫原料配入法等3种方式控制烧结烟气SO2。其中,高烟囱扩散稀释法不能从根本上解决问题,低硫原料配入法资源受限,难以实现。目前,烟气脱硫法可行性最高。

国内外烟气脱硫法已逾200种,广泛投入使用的仅10余种。根据处理时加水与否及其产物是否含水可将其分为湿法、半干法、干法3大类。湿法主要有石灰石-石膏法、氧化镁法、氨-硫铵法、双碱法、离子液法、钢渣脱硫法;半干法主要有密相干塔法、旋转喷雾法、循环流化床法;干法主要有活性炭吸收法。我国2014年各钢铁企业烧结脱硫工艺及应用情况如表1所示。

烧结烟气

根据公布清单分析,湿法约占82.7%,湿法脱硫主要以石灰石-石膏法为主,约占比72.4%;半干法、干法约占17.3%,半干法脱硫中循环流化床法应用最广泛,约占比44.9%。

根据烧结烟气特点,脱硫工艺在技术上要求对烟气SO2浓度、其他成分、烟温及流量的变化具有快速适应性,结合部分钢铁企业脱硫工艺实测数据对几种典型烧结烟气脱硫技术进行对比分析。

2.1湿法

2.1.1石灰石-石膏法

石灰石-石膏法是送增湿后的烧结烟气入吸收塔中同石灰浆液反应,并向浆液鼓入空气,氧化后的浆液经浓缩、脱水后,生成纯度90%以上的石膏。该方法脱硫效率高(90%~98%),技术稳定成熟,原料易得,操作简单。在钢铁企业应用最为广泛。图1为唐山某大型钢铁企业的石灰石-石膏法脱硫前后浓度监测值曲线。

烧结烟气

由图1可知:烧结自身具有不稳定性,脱硫入口SO2浓度大幅度变动,但经石灰石-石膏法脱硫后出口SO2浓度基本保持稳定,平均值为32.98mg/m3,最高仅为53.59mg/m3,可低至14.49mg/m3;脱硫效率保持在86.4%以上,平均值为92.8%,最高达97.2%。

存在问题:设备占地面积大,需增设废水处理系统,投资高,运行费用高;工况适应性较差;设备容易结垢、腐蚀、磨损,日常维护检修工作量大;脱硫产物石膏利用价值有限,直接抛弃引发二次污染;产生烟囱雨,不宜建在人口稠密地区。

延伸阅读:

烧结烟气循环工艺在某钢厂烧结中的应用

烧结烟气污染物治理技术研究及应用现状

钢铁烧结烟气脱硝技术进展

工业锅炉钢铁烧结烟气石灰石石膏湿法脱硫技术

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