鋼鐵行業燒結煙氣脫硫脫硝技術探析

類 振 姚紫珊

山東囯舜建設集團有限公司 山東 濟南 250300

改革開放以來,社會主義現代化的飛速發展使得鋼鐵行業的發展水平有了很大的提升,隨之而來的是發展帶來的諸多問題,對于鋼鐵企業來說,最重要的問題莫過于環境污染的加劇。隨著工業化進程的不斷加快,鋼鐵行業的市場規模不斷擴大,燒結礦料產量增速飛快,很多生產企業為了節約成本,使用的燒結機能源利用率較低,導致在生產過程中燒結煙氣二氧化硫的排放量正逐年上升。為了更準確的控制排放量,滿足可持續發展的戰略需要,我國對鋼鐵企業二氧化硫的減排工作也做出了明確要求。落后的機械設備和生產技術是當前鋼鐵企業煙氣二氧化硫排放量超標的主要原因,而脫硫技術的廣泛應用,正是解決這一問題,提升能源二次利用率的有效手段。本文根據燃結煙氣脫硫脫硝的現狀,對鋼鐵行業燒結煙氣脫硫脫硝技術進行深入探析,以期解決現有問題,促進鋼鐵行業的進一步發展。

一、燒結煙氣脫硫脫硝的特點

(一)二氧化硫排放的濃度低,波動的范圍寬。燒結煙氣中的二氧化硫含量一般是400～1500mg/Nm3,也有的達到3000mg/Nm3左右。因燒結工藝參數變化和原材料來源的不同,原料中的硫的轉化率一般是百分之六十至百分之九十,而電廠的燃煤爐二氧化硫轉換率是95%,燒結煙氣中二氧化硫的濃度會受到燃料煤種的影響,一般穩定在4000mg/Nm3左右。并且,燃結煙氣中的二氧化硫濃度也因位置不同而變化,其中中部煙氣二氧化硫的濃度最高,頭部和尾部的煙氣二氧化硫濃度低。

(二)煙氣成分復雜。燒結煙氣的煙氣成分十分復雜,含塵濃度很高,其中有腐蝕性氣體H2S、NOx、SOx等,含水量在百分之十左右,溫度變化也很大,一般在80攝氏度至150攝氏度之間。

(三)煙氣的排放量大。燒結的過程是一個處在富氧環境下的過程,完全開放的狀態下,過量的空氣會穿過料層,然后進入風箱進入廢氣的集氣系統后,經過除塵的步驟后排放。這個過程中,我們能判斷出,燒結機相對于一般的電廠的燃煤窯這樣的封閉式燃燒系統來說,它的煙氣排放量是偏大的。燃煤窯等的封閉式燃燒系統煙氣含氧量3%～5%,而燒結機頭煙氣的氧氣含量為15%～18%。

二、我國燒結煙氣脫硫脫硝的現狀

大規模的工業化燒結煙氣脫硫脫硝要追溯到20世紀的70 年代。日本是這個行業里第一個吃螃蟹的國家。在1974年日本就建成世界上首套燒結煙氣脫硫設施,隨后美國、德國、法國、澳大利亞等國家陸續建設燒結煙氣脫硫設施并不斷發展完善。而我國的燒結機煙氣治理開始于上世紀的50年代,最早是從蘇聯引進的噴淋塔除氟脫硫工藝,當時的脫硫率僅為百分之三十。

我國的燒結煙氣脫硫技術發展到上世紀末已經取得了很大的進步,到2010年,我國已投產和在建的燒結煙氣脫硫裝置已有220 套,總燒結的面積為1.95萬m2。燒結煙氣本身的特點要求脫硫的工藝和系統對煙氣有更強的適應能力,不能盲目的將電廠的煙氣脫硫脫硝技術直接的用于燒結煙氣脫硫脫硝,必須在電廠煙氣脫硫技術的基礎之上,根據燒結煙氣的具體特點來進行工藝上的改進,具體問題具體分析。

三、燒結煙氣脫硫脫硝技術分析

(一)活性焦脫硫脫硝一體化技術。活性焦具有良好的物理性能,耐壓、耐磨損。活性焦脫硫脫硝一體化技術主要是利用活性焦中5到9毫米的圓柱形炭質吸附材料來對燒結煙氣進行吸附,去除其中重金屬等污染物,使用活性焦材料,在加熱的溫度狀態下吸附效果會增加,相比起活性炭,其表面積更小,成功提升脫硫脫硝過程中的吸附功能和整體的處理效果。基于活性焦技術之上的活性焦脫硫脫硝一體化技術主要由解析、吸附與硫回收三部分組成。當煙氣進入充滿活性焦的移動床吸收塔后,燒結煙氣溫度下降至110～150℃,這種溫度之下能夠獲得良好的脫硫脫硝效果。吸收塔的第一段中,活性焦垂直吸收燒結煙氣中的污染物之后,會由于重力作用從底部降到底部,下降過程中煙氣中的二氧化硫被吸收,然后水平通過吸收塔第一段進入第二段。進入第二段后,向燃結煙氣噴入氨氣,有效除去燃結煙氣中的氧化氮,進入再生階段時,吸附劑已近飽和,會被傳送到再生器中加熱至450攝氏度以上,活性焦會對濃縮的二氧化硫氣體進行解析,再生之后的活性焦會通過循環裝置被傳輸到反應器中。活性焦脫硫脫硝一體化技術有效利用活性焦的先進性,降低了燃結煙氣處理對溫度方面的要求,提高了處理效率。并且這種方法還能獲取高濃度的二氧化硫,將其作為副品銷售,提高經濟效益。不過活性焦脫硫脫硝一體化技術的初期投資較大,成本較高,很多企業對此望而卻步,因此,此項技術沒有被廣泛推廣。

(二)半干法脫硫+SCR 脫硝技術。相比起活性焦脫硫脫硝一體化技術,半干法脫硫+SCR 脫硝技術在很多地區中已經得到了廣泛的應用。這項技術采用半干法或者濕法的脫硫技術,在脫硝的過程中采用催化還原法的組合方式完成脫硫脫硝。在效果上,半干法脫硫+SCR 脫硝技術能過有效脫除燒結煙氣中的氮氧化合物,其脫硝效率達到85%,并且脫硫的效率也超過95%,能過滿足目前鋼鐵行業中綠色生產的相關要求。

半干法脫硫+SCR 脫硝技術已經得到了充分的發展,效果顯著,可應用于鋼鐵行業燒結煙氣治理。但該技術在燒結煙氣中偶爾會出現煙氣的不適宜問題,在實際的應用過程中應當重點關注這個問題。

(三)循環流化床脫硫脫硝一體化技術。循環流化床脫硫脫硝一體化技術主要由循環系統、煙氣系統、水系統幾方面組成。運用這項技術處理鋼鐵行業的燒結煙氣,煙氣首先通過電除塵,由風機被引入到催化劑中,煙氣中的一氧化氮受催化劑影響會轉變為二氧化氮,然后進入脫硫脫硝反應塔的塔底。燒結煙氣進入裝置內部之后加速,依靠噴射裝置被均勻的噴射在裝置的底部后進入到反應裝置中。吸收劑與二氧化硫、二氧化氮反應生成一系列的反應物并在塔頂回落,形成一個內循環,部分體積較小的固體顆粒會隨著煙氣直接反應塔上方排至布袋除塵器中。循環流化床脫硫脫硝一體化技術在低溫條件下脫硫脫硝有很大的優勢,脫硫效率理想,脫硝效果也達到了預期水平,值得推廣。

結束語

鋼鐵企業煙氣燒結的脫硫脫硝已經成為整個行業發展的重要問題,考慮到企業自身的投資成本和經營的現狀,對于不同的脫硫脫硝技術要進行多方面考慮之后進行選擇。根據企業的具體要求,科學的選擇鋼鐵行業燃結煙氣脫硫脫硝技術,能夠實現企業綠色生產,順應可持續發展戰略,為節能減排,促進發展做出更大的貢獻。