燒結(jié)煙氣脫硫脫硝技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢

劉傳旭

山東國舜建設(shè)集團(tuán)有限公司 山東 濟(jì)南 250300

1 燒結(jié)煙氣的特征

在鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)過程中,燒結(jié)是將各類粉狀并含有鐵元素的原料,通過混合適宜的燃料與溶劑放入到燒結(jié)設(shè)備中點火燃燒的一個生產(chǎn)過程。通過對這個生產(chǎn)過程進(jìn)行研究后可以發(fā)現(xiàn),在燒結(jié)過程中,燃料的燃燒將會產(chǎn)生一系列化學(xué)反應(yīng),隨著生產(chǎn)的開展,部分混合料的顆粒表面出現(xiàn)了軟化、融化等液相出現(xiàn),液相將會濕潤其他尚未融化的礦石顆粒,并且一旦出現(xiàn)冷卻,液相將會重新連接礦粉顆粒并形成新的燒結(jié)礦,燒結(jié)煙氣就是在這種燒結(jié)礦的煅燒過程中出現(xiàn)的,在混合料點火之后,燒結(jié)煙氣隨著臺車運(yùn)行而產(chǎn)生。總體而言,燒結(jié)煙氣的的污染大,并具有以下幾種特征：

(1)煙氣量大。在當(dāng)前鋼鐵行業(yè)生產(chǎn)過程中,由于漏風(fēng)率處于40～50%的范圍內(nèi),再加之固體料的循環(huán)率相對較高,這會導(dǎo)致在生產(chǎn)過程中,一部分空氣無法通過燒結(jié)料層直接參與生產(chǎn)過程,最終增加了燒結(jié)煙氣的煙氣量。現(xiàn)階段在鋼鐵生產(chǎn)過程中,1t的燒結(jié)礦約產(chǎn)生5000～5500m3的煙氣。

(2)煙氣的溫度浮動大。燒結(jié)煙氣的溫度一般在180℃以下,但基于生產(chǎn)工藝的變化,燒結(jié)煙氣的溫度可低至100℃。在這樣的溫度情況下,如不實施換熱或加熱措施,很難實施SCR 脫硝技術(shù)。

(3)煙氣粉塵的濃度高。燒結(jié)煙氣中的粉塵多為鐵及其化合物,并且受燃燒原料的不同,其中還會存在一定的微量重金屬。

2 燒結(jié)煙氣脫硫脫硝技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

2.1 活性炭纖維法煙氣脫硫技術(shù) 在脫除煙氣中的二氧化硫時,這一技術(shù)運(yùn)用了脫硫活性炭纖維催化劑,同時將硫資源進(jìn)行回收利用,進(jìn)行硫酸或硫酸鹽的生產(chǎn)。其脫硫率超過了95%,工藝過程和操作都比較簡單,而且設(shè)備少,還可以實現(xiàn)硫資源的回收利用,主要運(yùn)用在電廠鍋爐煙氣、有色冶煉煙氣、鋼鐵廠燒結(jié)煙氣、大中型工業(yè)鍋爐的煙氣污染控制中。活性炭纖維法煙氣脫硝技術(shù)的工藝過程和原理都比較復(fù)雜,但是運(yùn)用這一工藝進(jìn)行煙氣中SO2的脫除時,其有非常大的優(yōu)勢,活性炭具有吸附的特性,對于煙氣中的NOX、二惡英和汞等污染物都可以進(jìn)行有效的脫除,具有脫除多種污染物的功能。在活性炭催化還原脫除氮氧化物后,可以實現(xiàn)60%-70%的脫硝率,而二惡英的脫除率可以達(dá)到95%,用其來吸附氧化脫除重金屬,脫除率也可以高達(dá)90%。

2.2 循環(huán)流化床脫硫+SCR 脫硝工藝 這一工藝的吸收劑是干態(tài)的消石灰粉,當(dāng)然也可以運(yùn)用其他對二氧化硫有吸收反應(yīng)能力的干粉或漿液。通常鍋爐排出的煙氣會從具有文丘里裝置的吸收塔(即流化床)底部進(jìn)入,此時其速度加快,在與細(xì)的吸收劑粉末混合后,顆粒間、氣體與顆粒間會出現(xiàn)劇烈摩擦,此時噴入水霧要均勻,并降低煙溫,就會反應(yīng)生成CaSO3和CaSO4。而脫硫后的煙氣會攜帶大量固體顆粒,經(jīng)由吸收塔頂部排出,由再循環(huán)除塵器進(jìn)行處理排放。這一工藝具有比較成熟的脫硝技術(shù),適用范圍廣,污染物脫除效率比較高,最嚴(yán)格的污染物排放可以運(yùn)用這一技術(shù),而且工程總投資和運(yùn)行費用適中。目前已建設(shè)脫硫裝置的燒結(jié)球團(tuán)企業(yè)可以繼續(xù)建設(shè)脫硝部分,不會出現(xiàn)重復(fù)建設(shè)的問題,其維護(hù)運(yùn)行方便。但是這一工藝還產(chǎn)生很多副產(chǎn)物,沒有最的佳應(yīng)用途徑和資源回收價值,只能進(jìn)行廢物處理。

2.3 活性焦脫硫脫硝一體化技術(shù) 活性焦脫硫脫硝一體化技術(shù)的關(guān)鍵,主要利用活性焦中規(guī)格為5～9mm 的圓柱型炭質(zhì)吸附材料對燒結(jié)煙氣中的重金屬等污染物進(jìn)行吸附。從效果來看,活性焦是一種具有良好物理性能的原材料,具有耐壓、耐磨損等優(yōu)點,并且與活性炭相比,活性焦的比表面積更小,因此在脫硫脫硝中的效果更佳顯著。通過使用活性焦材料,不容易降低脫硫脫硝過程中吸附性能,尤其是在加熱的溫度狀態(tài)下,其吸附效果還會有所增加,因此在鋼鐵行業(yè)燒結(jié)煙氣脫硫脫硝過程中,使用活性焦技術(shù)有助于進(jìn)一步提高處理效果。

基于活性焦技術(shù)而出現(xiàn)的活性焦脫硫脫硝一體化技術(shù)主要由吸附、解吸與硫回收三部分組成,在該技術(shù)體系中,當(dāng)煙氣進(jìn)入到富含活性焦的移動床吸收塔中之后,燒結(jié)煙氣的溫度將會得到一定的下降,達(dá)到了110～150℃(但是部分地區(qū)在使用該一體化技術(shù)時,可以通過空氣預(yù)熱器適當(dāng)?shù)奶岣邷囟?,此水平的溫度處理效果最理想,能夠獲得更好的脫硫脫硝效果。之后一體化技術(shù)中的吸收塔主要分為兩個部分,其中活性焦在垂直吸收燒結(jié)煙氣中的污染物質(zhì)之后,會在重力的作用下從頂部下降到底部,在這個過程中,煙氣中的二氧化硫被吸收,之后就會水平通過吸收塔的第一段；在進(jìn)入到第二段后,通過向燒結(jié)煙氣中噴入氨氣,除去燒結(jié)煙氣中的氧化氮物質(zhì)。到了再生階段,飽和狀態(tài)下的吸附劑將會被傳送到再生器中進(jìn)行加熱,當(dāng)加熱溫度超過450℃之后,活性焦就能解吸出濃縮的二氧化硫氣體,最終再生之后的活性焦通過循環(huán)裝置被傳送到反應(yīng)器之中。從效果來看,活性焦脫硫脫硝一體化技術(shù)充分體現(xiàn)了活性焦的先進(jìn)性,并能夠在同一溫度區(qū)域內(nèi)同時完成脫硫脫硝,降低了燒結(jié)煙氣處理對溫度的要求,因此具有先進(jìn)性。同時該技術(shù)與半干法脫硫+SCR 脫硝技術(shù)相比,還具有運(yùn)行管理簡單、占地面積小等優(yōu)點,并且兩者之間的脫硫脫硝效果相差不大,均能夠同時清除燒結(jié)煙氣中的重金屬等污染物,達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的。同時根據(jù)上文介紹可知,采用該方法還能獲得高度濃縮的二氧化硫,可以將其作為副品銷售,在一定程度上增加了企業(yè)的效益。

2.4 濕法脫硫+SCR 聯(lián)合脫硝工藝 這一工藝技術(shù)成熟,脫硝效率比較好,但在燒結(jié)煙氣處理中應(yīng)用還比較少。因為濕法脫硫后的煙氣溫度一般在50-80℃間,而SCR 技術(shù)在320-450℃的溫度下才能反應(yīng)。反應(yīng)溫度較高催化劑會產(chǎn)生燒結(jié)或者結(jié)晶現(xiàn)象,但是反應(yīng)溫度太低,在催化劑表面硫酸銨會凝結(jié)堵塞催化劑的微孔,使得催化劑的活性大幅度降低。如果在脫硫工藝前運(yùn)用煙氣脫硝工藝,需要將燒結(jié)煙氣經(jīng)加熱裝置升溫,先脫硝再運(yùn)用換熱裝置進(jìn)行降溫處理,此時煙氣就得到了凈化。

結(jié)語

鋼鐵行業(yè)燒結(jié)煙氣的脫硫脫硝已經(jīng)成為全社會關(guān)注的熱門問題,對于相關(guān)工作人員而言,在未來工作中應(yīng)該充分了解上述幾種脫硫脫硝技術(shù)的特征,并根據(jù)企業(yè)的具體要求,科學(xué)的選擇脫硫脫硝技術(shù),最終為實現(xiàn)綠色生產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。