CFB技術用于燒結煙氣脫硫脫硝的可行性研究

楊鳳嶺

山東國舜建設集團有限公司 山東 濟南 250000

1 燒結煙氣的定義及特點

1.1 定義概述 在工業生產作業過程中,燒結機對鐵礦粉進行高溫作業,會產生一系列煙氣,這些煙氣就是燒結煙氣。一般大型的黑色冶金工廠都會使用到燒結機,鐵礦粉在燒結機中會進行一系列非常復雜多變的化學反應,在這個高溫作業過程中,會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。它們就是我們所認識的燒結煙氣。

1.2 燒結煙氣的特點 燒結煙氣的特征有如下幾個方面：

第一,它們都是在高溫作業狀態下產生的,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,在燒結過程中,由于原材料的化學性質不穩定,導致大量煙氣被排放出來,一噸原材料產生四千至六千立方米的煙氣,而且在燒結過程中,煙氣量存在較大的波動,幅度占比也高,大約有百分之四十的幅度[1]。

第三,其中燒結過程礦石成分會不斷變化,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的區間內。

第四、在鐵礦粉燒結前,會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)在燒結過程中,鐵粉在高溫燃燒中會變成粉塵,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)煙氣是在高溫作業下產生,其化學性質不穩定,這是因為在燒結過程的原料和工藝有關,原料成分配比和燒結工藝在高溫下的化學反應不穩定,導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。并且一旦材料成分和工藝方式變化,燒結煙氣的結構和成分也隨之變化。

2 煙氣循環流化床氮硫一體化脫除技術

該技術是在燒結過程中利用催化劑或活性吸收劑,在采用煙氣循環流化床脫硫的大前提下,以達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到脫硝脫硫的效果。

2.1 通過催化劑氮硫聯合與CFB的吸收劑聯合凈化

2.1.1 Lurgi-CFB 聯合脫硫脫硝技術 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生化學反應,進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,生成水和氮氣,通過煙氣的方式,水和氮氣等反應產物經反應塔飄出來,然后為除塵器所凈化,余下的固定灰渣再經過特別的處理,經過這種方式的脫硫效率非常高,脫硫率能達97%,脫硝率也達到88%。

2.1.2 通過粉粒流化床實現凈化 通過粉粒流化床技術過渡,開發新的脫硝脫硫技術。利用粉粒流化床。在高溫狀態下的煙氣作用下,微米級別的粒徑脫硝催化劑經過高溫處理,變成處于流化狀態的流化介質,同樣為小微米級別的粒徑脫硫吸收劑,經過處理不斷輸送到流化床,與煙氣中的二氧化硫發生化學反應后,與煙氣一起排出床處,然后除塵器收集后循環利用。而經過脫硝催化劑的處理,在煙氣中的NH3和NOx發生作用,變成氮氣,以此達到脫硝脫硫的目的,利用這種方法,可以達到95%的脫硝脫硫率。

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

2.2 利用氧化劑、吸引劑的共同作用來實現凈化 鐵礦粉在燃燒過程中所產生的煙氣,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生化學反應,也不與水發生融合作用,而二氧化氮則相反,既可與堿性溶液相處,又能溶于水。與兩者發生反應后生成亞硝酸鹽和硝酸鹽,所以根據一氧化氮和二氧化氮的化學特點,利用一定的技術手段,將煙氣中一氧化氮轉化為二氧化氮,以此來達到膠硫的目的。

2.3 SNAP/NOXSO 技術實現凈化 該工藝技術是在密相流化床的作用下,發揮吸收劑氧化鈉和氧化鋁吸收功能,對二氧化硫和氮氧化物進行吸收處理,以此達到凈化目的。但是NOXSO 工藝技術存在一個弊端,就是在利用密相流化床鼓泡的過程中,會出現傳質不完全的問題,針對它這個缺點,有技術人員利用SNAP 技術對其進行了優化,這個技術的凈化分為兩個步驟,一是利用吸收劑的吸收作用,對二氧化硫和氮氧化物進行吸收,二是利用吸收劑的再生作用,對污染物進行處理。首先在GSA 的環境下,利用在流化形態下吸收劑顆粒和二氧化硫與氮氧化物發生化學作用,控制好反應溫度,經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,然后經過兩個階段的再生過程,變為可易于處理的氣體,通過SNAP技術可以使脫硫率達到95%,脫硝率達80%[3]。

3 結語

隨著我國對環保工作的越來越重視,習近平總書記在第十八屆中央委員會向大會作報告時明確指出“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,環保工作的緊迫性和重要性。因此,必須要不斷發展新技術新工藝用于燒結煙氣脫硫脫硝,而CFB技術作用有效的脫硫脫硝技術,應不斷重視并加以推廣。