前言:当前,我国工业化、城市化进程也不断加快,烧结烟气排放问题也日益凸显,大规模的工业生产导致的环境污染问题,对于我国可持续发展战略的贯彻落实形成了一定的阻碍。在此背景下,烧结烟气,脱硫脱硝技术的优势逐渐显现出来,为清洁工业烟气提供了强有力的技术支撑。
1、烧结烟气的产生和特点
烧结过程中,首先是通过空气和混合料产生的燃烧反应,将燃烧释放的热量用于烧结过程所需要的能量,而燃烧过程产生的烟气作为废气排放出去。烧结的原理是通过固体颗粒之间的化学键的连接,促使晶体逐渐长大,从而有效减少了晶体之间的间隙,增加颗粒之间的密度,最后形成致密的多晶烧结体。该反应中产生的气体就是烧结烟气,该气体对空气会造成严重的污染。
烧结烟气主要有以下特点:1)温度高。由于整个烧结过程是在高温的条件下进行的,因此排放的烧结烟气温度会很高。一般来说,经过烧结反应后的烟气温度在120℃~180℃之间;2)排放量大。由于矿物中含有大量的硫元素和氮元素,大多以化合物的形式存在,因此在燃烧过程中会产生大量的二氧化硫等气体。虽然随着工艺的逐渐完成,烟气中的二氧化硫会逐渐减少,但总体排放量还是很大的;3)含湿量大。在进行烧结之前,一般需要对燃烧材料进行加水处理,以提高材料的透气性能。因此在烧结过程中,产生的烟气会带有大量的水分,含湿量较大。一般烧结烟气中的含湿量在15%左右;4)粉尘浓度高。由于参加反应的主体材料是矿物质,其主要成分是铁和铁的化合物,也有一部分的其他重金属元素。因此在燃烧过程中,产生的烧结烟气中会含有大量的金属元素,也就是烟气中会带有大量的粉尘;5)状态不稳定。由于烧结烟气在排放过程中往往具有温度高和排放量大等特点,因此容易引起排放过程中的二次反应,从而进一步增加了二氧化硫等有害气体的排放,也造成了烟气排放过程中的不稳定。
2、对烟气进行脱硫脱销处理的意义
燃煤烟气的脱硫脱硝一体化处理在我国是刻不容缓的。中国的煤产量占世界总量的i/4,中国是全球最大的煤炭生产国和消耗国,在将来很长一段时期内中国都会以煤炭作为一次能源。大量煤炭燃烧后会排放出许多SOX和NOX,这些有害气体未经处理就排放到大气中,会导致酸雨、臭氧层被破坏等环境问题,与我国倡导的可持续发展理念相悖,并且这样只能获得短暂的经济效益,但却严重阻碍长远的发展。因此,对燃煤烟气进行脱硫脱硝一体化处理具有很重要的现实意义。
3、烧结烟气脱硫脱硝技术分析
3.1碳酸氢钠干法脱硫联合SCR脱硝工艺技术
碳酸氢钠干法脱硫工艺是指在合适温度区间内(130~200℃)向烟道内喷入较细粒径的碳酸氢钠粉末,在烟道内及布袋除尘器滤袋表面,碳酸氢钠与烟气中的SO2发生化学反应,生成亚硫酸钠和硫酸钠等产物,以此达到脱硫目的。该法脱硫效率可达90%以上,对烟气中初始SO2浓度不高的工况有较好的脱硫效果。脱硫除尘后的烟气,经换热器、热风炉升温至200~220℃,再进入SCR反应器,在催化剂作用下继续脱除烟气中的NOx,生成氮气和水,最后经烟囱排放。该技术运行过程中,不用考虑废水处理问题,相比其他脱硫系统,干法脱硫系统设备减少,系统投资费用更低,平时运行维护工作量相对更少,但由于烧结机烟气量一般较大,脱硫系统的物料消耗也随之较多,运行成本较高。
3.2臭氧氧化脱硝+湿法脱硫
该技术利用臭氧作为氧化剂,通过选择性氧化法,在烧结机后的主抽风机排出的烟气一段直烟道内喷入臭氧,将氮氧化物氧化为高价态的氮氧化物,再进入脱硫吸收塔进行脱除氮氧化物、二氧化硫和粉尘,处理后的净烟气进入烟囱达标排放。
该技术只需对风机后烟道进行加装布气装置,无需改造现有脱硫工艺,简单易行控制方便,臭氧通过臭氧发生器提供,整体占地面积小、调节灵活,适合布局紧凑、没有足够空间进行脱硝改造的项目。
臭氧氧化设备为高耗能设备,1kg臭氧需消耗约8kw电能,且纯氧利用率低,仅约10%的纯氧会被电离生成臭氧,当烧结烟气中NOx超过一定值时,为满足排放限值,臭氧消耗过量系数需进一步加大,臭氧消耗量急剧上升,能耗及纯氧效率急剧上升。臭氧氧化脱硝产物经湿法脱硫吸收后的产物为NO2-和NO3-,亚硝酸盐和硝酸盐均为高溶解度盐类,硝酸盐难以固态化,脱硫废水排放量需增加,运行费用增加,而且亚硝酸盐和硝酸盐的处理是一大难题。
3.3循环流化床脱硫+SCR脱硝工艺
这一工艺的吸收剂是干态的消石灰粉,当然也可以运用其他对二氧化硫有吸收反应能力的干粉或浆液。通常锅炉排出的烟气会从具有文丘里装置的吸收塔(即流化床)底部进入,此时其速度加快,在与细的吸收剂粉末混合后,颗粒间、气体与颗粒间会出现剧烈摩擦,此时喷入水雾要均匀,并降低烟温,就会反应生成CaSO3和CaSO4。而脱硫后的烟气会携带大量固体颗粒,经由吸收塔顶部排出,由再循环除尘器进行处理排放。这一工艺具有比较成熟的脱硝技术,适用范围广,污染物脱除效率比较高,最严格的污染物排放可以运用这一技术,而且工程总投资和运行费用适中。
3.4海水吸附脱硫脱氮
海水脱硫脱硝技术严格意义上并不完全是一种物理方法,但其特点主要是利用海水和额外的脱硫脱硝剂吸附烟气中的硫。之后,副产物全部通过海水返回海洋,采用脱硫脱硝方法。上半部分往往更具体感。脱硫脱硝技术的特点也符合物理方法的特点。没有二次污染物,可以长期重复使用,不会消耗额外的资源。但是,从实际应用的角度来看,当海水资源成本较低时,需要推广钢厂。地理位置更加严格,无法广泛推广。海水脱硫脱氮是近年来在中国引进和发展起来的一项新技术。1999年,深圳西电厂300MW机组引进了挪威ABB环境工程公司的海水脱硫脱硝技术。这是中国首个成功运行的海水脱硫脱硝设施;厦门豫宇电厂和青岛电厂海水脱硫脱硝工程已经完成。投入使用。
3.5活性焦脱硫脱硝协同治理技术
活性焦/炭烟气处理技术是能够兼具脱硫脱硝脱二噁英和吸附汞的一体化功能。活性碳脱硫脱硝技术是在活性炭表面吸附脱除烟尘、SO2、二噁英和汞等重金属,通过活性炭特有的催化剂作用,注入还原剂氨后,发生non-SCR反应实现脱硝。活性焦脱硫原理:具有吸附性能的活性焦对烟气中的SO2进行选择性吸附,吸附态的SO2在烟气中存在氧气和水蒸气的条件下被氧化为H2SO4并被储存在活性焦孔隙内;同时活性焦吸附层相当于高效颗粒层过滤器,在惯性碰撞和拦截效应作用下,烟气中的大部分粉尘颗粒在床层内部不同部位被捕集,完成烟气脱硫除尘净化。活性焦脱硝原理:活性焦具有催化活性,可作为选择性催化还原工艺中的催化剂。在100~150℃时向烟气中喷入氨,在活性焦的吸附、催化作用下烟气中的NOx与氨发生选择性催化还原反应生成氮气和水,可大幅度降低烟气中NOx含量,脱硝效率能达到80%以上。
结束语:随着我国当前绿色环保事业的不断发展,烧结烟气脱硫脱硝技术得到了广泛性的利用,不仅可以降低其中的污染物,还有助于减少对周边大气环境的影响,全面的去除其中的污染物质,推动行业的进步以及发展。因此需要相关企业加强对技术方案的科学实施,考虑烧结烟气的产生特点,从而提高脱硫脱硝技术实施效果。
参考文献
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