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钢铁企业烧结烟气脱硝工艺的探究

来源:nba体育在线直播    发布时间:2025-03-24 20:31:39
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  其污染源主要是燃煤发电行业和钢铁行业,燃煤行业的脱硫脱硝已有很成熟的工艺,而钢铁行业的烟气处理尚未得到足够的重视。据统计,在钢铁工业的各种生产的全部过程中,烧结烟气过程中NOX排放约占钢铁厂NOX排放总量的一半左右,尽管烧结烟气脱硫在技术上已经很成熟,方法也有多种,但在烧结烟气脱硝的建设方面进展不大。

  20**年,国家环保部颁发的《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》(GB28662-20**)和炼焦化学工业污染物排放标准-GB16171》要求现有企业和新建企业的SO2、NOX排放限制分别为200mg/m3、300mg/m3。

  NOX在活性炭官能团的选择性催化作用下被喷入的氨复原而被脱除,没有氨气的条件下为吸附脱除,脱硝效率为40%-60%。其优点一是能轻松实现二氧化硫、氮氧化物、二噁英等多种污染物同时脱除;二是烟气温度能够很好的满足脱硝反应要求,不需要外加热源;三是无需工艺水和废水处理。

  截至目前,采用活性炭干法烧结脱硫脱硝的大型钢铁公司包括日本新日铁住金、韩国浦项钢铁、澳大利亚的博思格钢铁和中国太钢等。但活性炭装置建设费用和运行的成本十分高昂,是其他烧结烟气治理装置的3~5倍,活性炭消耗量大,喷射氨增加了粘附力,造成吸收塔内气流分布不均匀,再加上环保投入效益较低,难以普及。

  烧结烟气是钢铁企业的重要污染物,为了响应国家去产能、减排政策的实施,烧结烟气脱硝已成为国内外脱硝研究领域的一个热点。

  本文结合实际工程,从钢铁企业烧结烟气目前存在的问题入手,对现今主要脱硝技术开展分析比照近年来,大气污染非常关注,二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOX)是烟气中主要的空气污染物,它会引起人类和动物的呼吸系统疾病,也会导致一系列的环境问题,如光化学烟雾、酸雨和臭氧破坏,这对工农业生产及人民的身体安康造成了严重的影响。

  臭氧氧化脱硝技术的基本机理是利用臭氧发生器产生的强氧化性臭氧将难溶于水的NO氧化成易溶于水的NO2、N2O3、N2O5等高价态氮氧化物,然后在洗涤塔内将NOX被吸收剂Ca(OH)2吸收,实现脱硝的目标。

  然而,由于烧结烟气中的NOX主要以不溶于水的低价氧化物形式存在,因此吸收塔对氮氧化物的吸收作用不大。由于烧结烟气的特殊性,每个行业应结合自己工程特点,开发出适合的脱硝技术路线 结合钢铁企业烧结烟气特点,选择合理脱硝技术

  钢铁企业烧结烟气与普通电厂烟气相比,有其自身的特点:烟气量大且分布不均匀。每生产一吨烧结矿大约产生4000-6000m3烟气,因透气性差异和辅料不均等原因,最终倒是烟气系统阻力变化较大,从而烟气量变大。

  SNCR是指在一定温度下,无催化剂存在,利用氨或尿素等氨基复原剂选择性地将烟气中的NOX复原为N2和H2O,而基本上不与烟气中的氧气作用。SNCR技术主要使用在于火电厂烟气脱硝,该技术投资少、设备简单、无催化剂,但脱硝效率相比来说较低,通常在40%左右,且反应温度比较高,主要使用在于窑炉设施,因此不适用于烧结烟气的工况。

  SCR工艺在20世纪70年代于日本率先实现工业化,主要使用在于工业锅炉和电站锅炉烟气脱硝,是在催化剂作用下,以NH3为复原剂,在一定温度范围内(一般为300-450℃),使NOX发生复原反应,生成N2和H2O。

  该技术脱硝效率高,一般为70%-90%,不产生二次污染,系统稳定。国内约有300多家电厂采用SCR法,约占所有脱硝技术的98%。然而,由于我国烧结烟气温度较低,不能到达SCR的操作温度且投资运行成本高,故无法直接应用到烧结烟气脱硝。

  温度变化范围大。一般为80-180℃,但达不到电厂锅炉烟气脱硝SCR反应所需要的温度350℃。含氧量高。一般为15%-18%。湿度大且不稳定。为了更好的提高烧结混合料的透气性,混合料在烧结前必须加适量的水制成小球,所以水分含量一般为10%-13%。

  污染物成分复杂。原料铁矿石的运用,使烟气中含有HCl、HF、NOX等腐蚀性气体,粉尘浓度高,SO2含量大。目前烟气脱硝技术按照脱除原理可大致分为催化分解、催化复原、非催化复原、吸收法、吸附法、电子束法等,本文从下面几种应用较广泛的脱硝技术中,结合钢铁企业烧结烟气的特点,为本项目工程选择合理的脱硝技术。

  随着NOX和SO2的排放标准的要求越来越严格,继电厂烟气处理后,对钢铁企业烧结烟气同时脱硫脱硝的新技术开发将是一个具有挑战性和迫切性的问题,使得烧结烟气中NOX的控制成为继烟(粉)尘和SO2脱硫之后钢铁企业环保治理的重点,并且慢慢的变多的工作致力于开发更高效的NOx去除技术,这彰显着对烧结烟气脱硝处理刻不容缓。

  钢铁行业中烧结烟气是将置于烧结台车上的各种粉状(含铁原料)、燃料和溶剂点火熔化,在高温烧结成型的过程中所产生的含有多种污染成分的气体,其中包含的主要大气污染物有SO2、NOX、重金属和二噁英等有害于人体健康的物质,因此烧结烟气的治理与净化是钢铁行业大气污染物减排工作的重中之重。

  目前,湿法烟气脱硫(FGD)是钢铁工业中较为成熟、应用最广泛的一种控制二氧化硫排放的技术,静电除尘对Pb、Cd、Cr的去除率均为50%以上,选择静电除尘结合湿法脱硫装置,可以到达协同去除重金属效果。

  国际上(包括中国)常用的去除烟气中二噁英的技术是活性炭喷射加布袋除尘器,这种技术能较为方便地运用于实际工程,也可较容易的实现烟气中二噁英的浓度低于0.1ngI-TEQ/m3的排放标准。

  南方某大型钢铁企业已具备循环流化床脱硫塔,流化床对NOX有一定的脱除作用,但脱除率仅在10%左右,不可以在一定程度上完成较好的脱硝效率,故拟在3号烧结脱硫入口烟道增设脱硝装置。在烧结过程中产生的NOx最重要的包含NO和NO2,其中90%以上是NO,5%-10%是NO2,把这些有害的化合物转化成无害的氮。在它们排放到大气中之前是非常必要的。

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