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        技術資訊

        燒結煙氣脫硫脫硝技術現狀與發展趨勢

                 關鍵字:脫硫脫硝     發布時間:2020/7/14     來源:建筑學研究前沿

        摘要:目前,在鋼鐵行業廣泛應用了脫硝裝置,燒結煙氣脫硫脫硝技術也取得了很大發展和進步,有效減少了重金屬污染物的排放量。因此,要探討主要的燒結煙氣脫硫脫硝技術,并就其主要的優缺點進行分析,探討最有效的燒結煙氣脫硫脫硝技術,不斷改善鋼鐵冶金業的煙氣治理和減排工作,為人們創造更加健康的生態環境。

        引言

        2017年6月,環保部發布了《鋼鐵燒結、球團工業大氣污染物排放標準》,將燒結機和球團焙燒設備特別排放限值的顆粒物限值調整為20mg/m3、二氧化硫限值調整為50mg/m3、氮氧化物限值調整為100mg/m3,絕大多數鋼鐵企業將面臨二氧化硫和氮氧化物排放超標的問題,并且隨著“十二五”期間火電廠脫硝技術的廣泛應用,鋼鐵行業氮氧化物排放所占的比重將會增加,國家對燒結煙氣氮氧化物減排力度將更加重視。

        1燒結煙氣的特征

        在鋼鐵行業生產過程中,燒結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設備中點火燃燒的一個生產過程。通過對這個生產過程進行研究后可以發現,在燒結過程中,燃料的燃燒將會產生一系列化學反應,隨著生產的開展,部分混合料的顆粒表面出現了軟化、融化等液相出現,液相將會濕潤其他尚未融化的礦石顆粒,并且一旦出現冷卻,液相將會重新連接礦粉顆粒并形成新的燒結礦,燒結煙氣就是在這種燒結礦的煅燒過程中出現的,在混合料點火之后,燒結煙氣隨著臺車運行而產生。總體而言,燒結煙氣的的污染大,并具有以下幾種特征:

        (1)煙氣量大。在當前鋼鐵行業生產過程中,由于漏風率處于40~50%的范圍內,再加之固體料的循環率相對較高,這會導致在生產過程中,一部分空氣無法通過燒結料層直接參與生產過程,最終增加了燒結煙氣的煙氣量。現階段在鋼鐵生產過程中,1t的燒結礦約產生5000~5500m3的煙氣。

        (2)煙氣的溫度浮動大。燒結煙氣的溫度一般在180℃以下,但基于生產工藝的變化,燒結煙氣的溫度可低至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。

        (3)煙氣粉塵的濃度高。燒結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燒結煙氣脫硫脫硝技術現狀及發展趨勢

        2.1活性炭纖維法煙氣脫硫技術

        在脫除煙氣中的二氧化硫時,這一技術運用了脫硫活性炭纖維催化劑,同時將硫資源進行回收利用,進行硫酸或硫酸鹽的生產。其脫硫率超過了95%,工藝過程和操作都比較簡單,而且設備少,還可以實現硫資源的回收利用,主要運用在電廠鍋爐煙氣、有色冶煉煙氣、鋼鐵廠燒結煙氣、大中型工業鍋爐的煙氣污染控制中。活性炭纖維法煙氣脫硝技術的工藝過程和原理都比較復雜,但是運用這一工藝進行煙氣中SO2的脫除時,其有非常大的優勢,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60%-70%的脫硝率,而二惡英的脫除率可以達到95%,用其來吸附氧化脫除重金屬,脫除率也可以高達90%。

        2.2循環流化床脫硫+SCR脫硝工藝

        這一工藝的吸收劑是干態的消石灰粉,當然也可以運用其他對二氧化硫有吸收反應能力的干粉或漿液。

        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)底部進入,此時其速度加快,在與細的吸收劑粉末混合后,顆粒間、氣體與顆粒間會出現劇烈摩擦,此時噴入水霧要均勻,并降低煙溫,就會反應生成CaSO3和CaSO4。而脫硫后的煙氣會攜帶大量固體顆粒,經由吸收塔頂部排出,由再循環除塵器進行處理排放。這一工藝具有比較成熟的脫硝技術,適用范圍廣,污染物脫除效率比較高,最嚴格的污染物排放可以運用這一技術,而且工程總投資和運行費用適中。目前已建設脫硫裝置的燒結球團企業可以繼續建設脫硝部分,不會出現重復建設的問題,其維護運行方便。但是這一工藝還產生很多副產物,沒有最的佳應用途徑和資源回收價值,只能進行廢物處理。

        2.3活性焦脫硫脫硝一體化技術

        活性焦脫硫脫硝一體化技術的關鍵,主要利用活性焦中規格為5~9mm的圓柱型炭質吸附材料對燒結煙氣中的重金屬等污染物進行吸附。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下,其吸附效果還會有所增加,因此在鋼鐵行業燒結煙氣脫硫脫硝過程中,使用活性焦技術有助于進一步提高處理效果。

        基于活性焦技術而出現的活性焦脫硫脫硝一體化技術主要由吸附、解吸與硫回收三部分組成,在該技術體系中,當煙氣進入到富含活性焦的移動床吸收塔中之后,燒結煙氣的溫度將會得到一定的下降,達到了110~150℃(但是部分地區在使用該一體化技術時,可以通過空氣預熱器適當的提高溫度),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煙氣中的污染物質之后,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;在進入到第二段后,通過向燒結煙氣中噴入氨氣,除去燒結煙氣中的氧化氮物質。到了再生階段,飽和狀態下的吸附劑將會被傳送到再生器中進行加熱,當加熱溫度超過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裝置被傳送到反應器之中。從效果來看,活性焦脫硫脫硝一體化技術充分體現了活性焦的先進性,并能夠在同一溫度區域內同時完成脫硫脫硝,降低了燒結煙氣處理對溫度的要求,因此具有先進性。同時該技術與半干法脫硫+SCR脫硝技術相比,還具有運行管理簡單、占地面積小等優點,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煙氣中的重金屬等污染物,達到保護環境的目的。同時根據上文介紹可知,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的效益。

        2.4濕法脫硫+SCR聯合脫硝工藝

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

        結語

        鋼鐵行業燒結煙氣的脫硫脫硝已經成為全社會關注的熱門問題,對于相關工作人員而言,在未來工作中應該充分了解上述幾種脫硫脫硝技術的特征,并根據企業的具體要求,科學的選擇脫硫脫硝技術,最終為實現綠色生產奠定基礎。

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