铁矿烧结烟气治理技术应用分析及展望.pdf
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1、2023年第2 期梅山科技.1.综述铁矿烧结烟气治理技术应用分析及展望李和平(梅山钢铁公司炼铁厂南京2 1 0 0 3 9)烧结工序产生的烧结烟气是钢铁行业的主要污染源之一,主要含有颗粒物、二氧化硫和氮氧化物等有害物质,其中二氧化硫排放约占整个钢铁行业的6 0%,氮氧化物排放约占5 0%55%。二氧化硫和氮氧化物作为大气污染的主要污染源之一,对动植物健康和大气层产生巨大危害,是形成酸雨和光化学污染的主要物质之一。2019年4月2 8 日生态环境部等发布关于推进实施钢铁行业超低排放的意见中指出:全国新建(含搬迁)钢铁项目原则上要达到超低排放水平;推动现有钢铁企业超低排放改造,到2 0 2 0 年
2、底前,重点区域钢铁企业超低排放改造取得明显进展,力争6 0%左右产能完成改造,有序推进其他地区钢铁企业超低排放改造工作,达到超低排放的钢铁企业每月至少95%以上时段小时均值排放浓度满足要求;到2025年底前,重点区域钢铁企业超低排放改造基本完成,全国力争8 0%以上产能完成改造。其中,有组织排放控制指标为:烧结机机头烟气在基准氧含量1 6%条件下,颗粒物、二氧化硫、氮氧化物小时均值排放浓度分别不高于1 0、35.50 mg/Nm。当前,部分省市、地区对烧结烟气排放浓度烟肉外排烧结烟气石灰石粉仓压缩空气工艺水给料机供浆槽要求更高:如南京市应急管控期间要求氮氧化物排放浓度不高于3 5 mg/Nm;
3、唐山地区则要求烧结烟气排放浓度满足“唐山限值”要求(颗粒物、二氧化硫、氮氧化物小时均值排放浓度分别不高于5、2 0、3 0 mg/Nm)。可见,强化铁矿烧结烟气治理既是满足国家环保政策的要求,更是钢铁企业推动绿色发展的内在动力。为此,开展了国内铁矿烧结烟气末端治理技术调研工作,本文结合调研情况进行阐述、分析及展望。1烧结烟气治理技术1.1烤烧结烟气脱硫技术国内烧结烟气脱硫技术起步较早,发展较快,技术较为成熟,脱硫率较高。烧结烟气脱硫技术主要分为湿法、干法、半干法三类。1)湿法脱硫技术。湿法脱硫技术主要包括石灰一石膏法、氨法等。石灰一石膏法利用石灰乳(或石灰石乳)作为吸收剂,吸收烟气中的SO,生
4、成亚硫酸钙,调整溶液pH值,利用空气将其氧化为硫酸钙(石膏)。该技术成熟,脱硫率能达到9 0%以上,但设备腐蚀、结垢及烟卤酸雨现象严重。石灰一石膏法工艺流程见图1。工艺水气喷旋冲预处理脱硫塔装置增压风机图1 石灰一石膏法工艺流程除雾器氧化风机真空皮带脱水机石膏22)干法脱硫技术。干法脱硫技术主要包括活性炭吸附法等。活性炭吸附法以活性炭为吸收剂,含二氧化硫、氧和水蒸气的混合气体与活性炭接触时,二氧化硫被氧化为三氧化硫,并3-2婴区活性炭活性炭仓吸附塔一活性炭一气体稀释排料辑风机混合器增压风机气空气电除尘器主排风机图2活性炭法工艺流程3)半干法脱硫技术。半干法脱硫技术主温烟气与吸收剂、循环灰充分混
5、合,进行脱硫反要包括循环流化床法、密相干塔法、SDA旋转应。该技术成熟,脱硫率能达9 5%以上。循环喷雾法等。循环流化床法以消石灰为脱硫剂,流化床法工艺流程见图3。烧结烟气经机头除尘后进人吸收塔,在塔内高脱硫吸收塔脱硫剂烧结机水物料灰仓循环机头电除尘器主抽风机图3循环流化床法工艺流程1.2火烧结烟气脱硝技术相较于脱硫技术,国内烧结烟气脱硝技术起步较晚,但近年来发展较快。按反应原理区分,可分为还原法脱硝技术和氧化法脱硝技术两类。1.2.1还原法脱硝技术1)活性焦(炭)法。利用活性焦(炭)的催化功能,喷人适量的氨,将烟气中的NOx还原成N,和水。针对单级交叉流(也称错流)活性梅山科技进一步与水蒸气
6、反应生成硫酸被活性炭吸附。该技术脱硫率较高,投资及运行费用也高。活性炭吸附法工艺流程见图2。氮气UU0000一活性炭排放冷却空气热风循环活性炭输送机机再生振动筛活性炭活性加热碳粉空气烧结机热风炉煤气一布袋除尘器脱硫引风机副产物焦(炭)装置的脱硝效果难以达到长期、稳定超低排放指标的情况,近年又开发了双级交叉流及逆流活性焦(炭)脱硝技术。交叉流及逆流工艺流程见图4。交叉流活性焦(炭)脱硝技术特点:在吸收塔内,活性焦(炭)由上至下移动,原烟气从吸收塔一侧进入,净化后烟气从另一侧排出;活性焦(炭)与烟气运动方向相互垂直。逆流活性焦(炭)脱硝技术特点:在吸收塔2023年第2 期解析塔一含SO2气体二冷却
7、空气一氮气婴李和平铁矿烧结烟气治理技术应用分析及展望3.活性焦进口进气口出气口NH3活性焦出口(a)交叉流图4交叉流及逆流工艺流程内,活性焦(炭)由上至下移动,原烟气从吸收2.1“活性炭一体化(交叉流)脱硫脱硝”技术塔底部进入,净化后烟气从上部排出;活性焦采用“活性炭一体化(交叉流)脱硫脱硝”(炭)与烟气运动方向相反。技术占比1 5%(占总共5 9 台套比例,以下同),2)SCR法。在一定温度下,以铂、铜、碱金以宝钢股份宝山基地2 6 6 0 m、安阳钢铁1 属氧化物作为催化剂的工艺称之为选择性催化500m+2360m烧结机为代表。还原法,简称SCR法。喷人适量的氨,在催化其工艺流程(见图5)
8、:烧结烟气经增压风剂的作用下,将烟气中的NOx还原成N,和水。机增压后送入吸附塔前、中、后室,吸附塔入口该技术脱硝率较高,但缺点是需对烟气进行加处设置喷氨格栅,烟气中的污染物被活性焦热升温,加热所需能耗高。(炭)层吸附或与氨气发生催化反应生成无害1.2.2氧化法脱硝技术物质,净化后的烟气经烧结主烟卤排放;吸附了低温氧化脱硝技术泛指采用强氧化剂将污染物质的活性焦(炭)经输送机排入解析塔NO氧化成为NO2,再被碱性物质吸收,从而脱后,解析活化后的活性焦(炭)输送至吸附塔进除NOx的工艺路线。目前,常见的低温氧化剂行循环利用。有氯酸、次氯酸钠、高锰酸钾、过氧化氢、臭氧安阳钢铁烧结烟气治理运行实绩:烟
9、气中等。从机理上讲,该工艺适用于配合各种脱硫SO2、NO x、颗粒物排放浓度分别小于1 5、5 0、技术,一次性投资低、运行成本较低、工期快,但10mg/Nm,满足国家超低排放要求。存在的主要争议在于产生含氯副产物难以处2.2“活性炭一体化(逆流)脱硫脱硝”技术置、臭氧逃逸对大气环境的影响以及强氧化剂采用“活性炭一体化(逆流)脱硫脱硝”技的腐蚀等问题。术占比1 5%,以邯郸钢铁1 43 5 m+2360m、首钢迁安9 0 m烧结机为代表。2烧结烟气治理技术应用分析其工艺流程(见图6):除烟气流动方向有为满足国家环保要求,实现烧结烟气超低差异外,其他与“活性炭一体化(交叉流)脱硫排放,近几年国内
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