CFB技術(shù)用于燒結(jié)煙氣脫硫脫硝的可行性研究

楊鳳嶺

山東國(guó)舜建設(shè)集團(tuán)有限公司 山東 濟(jì)南 250000

1 燒結(jié)煙氣的定義及特點(diǎn)

1.1 定義概述 在工業(yè)生產(chǎn)作業(yè)過程中,燒結(jié)機(jī)對(duì)鐵礦粉進(jìn)行高溫作業(yè),會(huì)產(chǎn)生一系列煙氣,這些煙氣就是燒結(jié)煙氣。一般大型的黑色冶金工廠都會(huì)使用到燒結(jié)機(jī),鐵礦粉在燒結(jié)機(jī)中會(huì)進(jìn)行一系列非常復(fù)雜多變的化學(xué)反應(yīng),在這個(gè)高溫作業(yè)過程中,會(huì)大量排放出一氧化碳、二氧化硫、氯化氫、二噁英、二氧化碳等一系列粉塵和大氣污染物。它們就是我們所認(rèn)識(shí)的燒結(jié)煙氣。

1.2 燒結(jié)煙氣的特點(diǎn) 燒結(jié)煙氣的特征有如下幾個(gè)方面：

第一,它們都是在高溫作業(yè)狀態(tài)下產(chǎn)生的,因此,它們本身存在非常高的溫度,溫度一般在一百二十至一百八十度之間[1]。

第二,在燒結(jié)過程中,由于原材料的化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定,導(dǎo)致大量煙氣被排放出來,一噸原材料產(chǎn)生四千至六千立方米的煙氣,而且在燒結(jié)過程中,煙氣量存在較大的波動(dòng),幅度占比也高,大約有百分之四十的幅度[1]。

第三,其中燒結(jié)過程礦石成分會(huì)不斷變化,而二氧化硫的濃度也隨之變化,因此二氧化硫的濃度存在較大的變化,其排放量大概在四百至五千mg/Nm3的區(qū)間內(nèi)。

第四、在鐵礦粉燒結(jié)前,會(huì)將一定份量的水放入到混合料中,以此提高原料的透氣性,但這會(huì)造成大量濕度高的煙氣被排出,因此煙氣的含氧量高,其含氧量在百分之十五至百分之十八之間。

(五)在燒結(jié)過程中,鐵粉在高溫燃燒中會(huì)變成粉塵,并且隨煙氣一同排放,因此,煙氣中含有大量的粉塵,并且粉塵的濃度也非常高。而且煙氣中也含有大量的鐵和相關(guān)的化合物,還可能有少部分的重金屬存在。

(六)煙氣是在高溫作業(yè)下產(chǎn)生,其化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定,這是因?yàn)樵跓Y(jié)過程的原料和工藝有關(guān),原料成分配比和燒結(jié)工藝在高溫下的化學(xué)反應(yīng)不穩(wěn)定,導(dǎo)致煙氣成分容易變化,因此,煙氣中除了二氧化硫、氮氧化物和粉塵,還存在二嗯英和重金屬等物質(zhì)。并且一旦材料成分和工藝方式變化,燒結(jié)煙氣的結(jié)構(gòu)和成分也隨之變化。

2 煙氣循環(huán)流化床氮硫一體化脫除技術(shù)

該技術(shù)是在燒結(jié)過程中利用催化劑或活性吸收劑,在采用煙氣循環(huán)流化床脫硫的大前提下,以達(dá)到脫硝脫硫的凈化目的。它的凈化理念是通過分開處理氮氧化物的氧化吸收和催化還原來達(dá)到脫硝脫硫的效果。

2.1 通過催化劑氮硫聯(lián)合與CFB的吸收劑聯(lián)合凈化

2.1.1 Lurgi-CFB 聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù) 這種方法的脫硫吸收劑是消石灰,而還原劑則是氨,而脫硝所需的催化劑同是FeSO4·7H2O在凈化裝置中,流化床中的煙氣和消石灰產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),進(jìn)而生成亞硫酸鈣和硫酸鈣,氮氧化物和NH3通過催化劑的催化,利用還原反應(yīng),生成水和氮?dú)?通過煙氣的方式,水和氮?dú)獾确磻?yīng)產(chǎn)物經(jīng)反應(yīng)塔飄出來,然后為除塵器所凈化,余下的固定灰渣再經(jīng)過特別的處理,經(jīng)過這種方式的脫硫效率非常高,脫硫率能達(dá)97%,脫硝率也達(dá)到88%。

2.1.2 通過粉粒流化床實(shí)現(xiàn)凈化 通過粉粒流化床技術(shù)過渡,開發(fā)新的脫硝脫硫技術(shù)。利用粉粒流化床。在高溫狀態(tài)下的煙氣作用下,微米級(jí)別的粒徑脫硝催化劑經(jīng)過高溫處理,變成處于流化狀態(tài)的流化介質(zhì),同樣為小微米級(jí)別的粒徑脫硫吸收劑,經(jīng)過處理不斷輸送到流化床,與煙氣中的二氧化硫發(fā)生化學(xué)反應(yīng)后,與煙氣一起排出床處,然后除塵器收集后循環(huán)利用。而經(jīng)過脫硝催化劑的處理,在煙氣中的NH3和NOx發(fā)生作用,變成氮?dú)?以此達(dá)到脫硝脫硫的目的,利用這種方法,可以達(dá)到95%的脫硝脫硫率。

盡管粉粒流化床技術(shù)和Lurgi-CFB 技術(shù)具有良好的凈化效果,但是這兩種技術(shù)所需的催化劑必須在3百至5百度的高溫下才能產(chǎn)生作用,所以,在實(shí)際處理燒結(jié)煙氣的過程中,要達(dá)到凈化新金瓶梅,一是通過加熱處理才能采用這兩種技術(shù) 二是尋找活性溫度更低的催化劑。如果選擇第一種方式,必然導(dǎo)致成本大增。而經(jīng)過實(shí)踐探索,過渡族金屬氧化物是一種新型的活性溫度更低的催化劑。但是它有個(gè)缺點(diǎn),就是它的抗硫抗水性弱,因此,導(dǎo)致過渡族金屬氧化物無(wú)法在實(shí)際工作中被廣泛應(yīng)用[2]。

2.2 利用氧化劑、吸引劑的共同作用來實(shí)現(xiàn)凈化 鐵礦粉在燃燒過程中所產(chǎn)生的煙氣,其中有百分之九十的氮氧化物是以一氧化氮方式存在。其余的成分主要是二氧化氮。一氧化氮既不與堿性溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng),也不與水發(fā)生融合作用,而二氧化氮?jiǎng)t相反,既可與堿性溶液相處,又能溶于水。與兩者發(fā)生反應(yīng)后生成亞硝酸鹽和硝酸鹽,所以根據(jù)一氧化氮和二氧化氮的化學(xué)特點(diǎn),利用一定的技術(shù)手段,將煙氣中一氧化氮轉(zhuǎn)化為二氧化氮,以此來達(dá)到膠硫的目的。

2.3 SNAP/NOXSO 技術(shù)實(shí)現(xiàn)凈化 該工藝技術(shù)是在密相流化床的作用下,發(fā)揮吸收劑氧化鈉和氧化鋁吸收功能,對(duì)二氧化硫和氮氧化物進(jìn)行吸收處理,以此達(dá)到凈化目的。但是NOXSO 工藝技術(shù)存在一個(gè)弊端,就是在利用密相流化床鼓泡的過程中,會(huì)出現(xiàn)傳質(zhì)不完全的問題,針對(duì)它這個(gè)缺點(diǎn),有技術(shù)人員利用SNAP 技術(shù)對(duì)其進(jìn)行了優(yōu)化,這個(gè)技術(shù)的凈化分為兩個(gè)步驟,一是利用吸收劑的吸收作用,對(duì)二氧化硫和氮氧化物進(jìn)行吸收,二是利用吸收劑的再生作用,對(duì)污染物進(jìn)行處理。首先在GSA 的環(huán)境下,利用在流化形態(tài)下吸收劑顆粒和二氧化硫與氮氧化物發(fā)生化學(xué)作用,控制好反應(yīng)溫度,經(jīng)過處理后的吸收劑顆粒被除塵裝置收集后,再輸送到再生裝置,然后經(jīng)過兩個(gè)階段的再生過程,變?yōu)榭梢子谔幚淼臍怏w,通過SNAP技術(shù)可以使脫硫率達(dá)到95%,脫硝率達(dá)80%[3]。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著我國(guó)對(duì)環(huán)保工作的越來越重視,習(xí)近平總書記在第十八屆中央委員會(huì)向大會(huì)作報(bào)告時(shí)明確指出“我們既要綠水青山,也要金山銀山。寧要綠水青山,不要金山銀山,而且綠水青山就是金山銀山”“我們既要綠水青山,也要金山銀山。寧要綠水青山,不要金山銀山,而且綠水青山就是金山銀山”。由此可見,環(huán)保工作的緊迫性和重要性。因此,必須要不斷發(fā)展新技術(shù)新工藝用于燒結(jié)煙氣脫硫脫硝,而CFB技術(shù)作用有效的脫硫脫硝技術(shù),應(yīng)不斷重視并加以推廣。