活性焦法烧结球团烟气净化技术论文

我国钢铁行业的污染物排放量仅次于火电行业, 烧结球团烟气是钢铁企业污染物排放的主要来源, 烧结球团烟气中含有颗粒物、二氧化硫、氮氧化物、重金属、二噁英等污染物。当前空气中PM2.5超标是造成雾霾天气的重要原因, 而烧结球团厂排放的污染物也是PM2.5的重要来源, 控制烧结球团烟气中的颗粒物、二氧化硫、氮氧化物等污染物的排放已经成为钢铁企业的重点工作。

1烧结球团烟气净化技术发展趋势

自2004年起, 国内钢铁企业陆续开始进行烧结烟气脱硫工作, 我国烧结球团烟气净化工艺多数是借鉴火电燃煤锅炉脱硫工艺发展起来的, 目前已投运的脱硫工艺种类较多, 一般按照脱硫副产物分类, 将脱硫工艺分为湿法脱硫工艺 (如石灰石石膏法、氨法等) 、半干法脱硫工艺 (如循环流化床法、旋转喷雾干燥法等) 和干法脱硫工艺 (如活性焦吸附法等) 。

湿法脱硫工艺应用最早, 存在腐蚀严重、白烟及颗粒物排放不达标等问题;同时湿法脱硫工艺只针对烟气中的二氧化硫, 其他污染物去除效果不明显;基于以上缺点, 目前新建烧结球团烟气净化项目已较少采用。

半干法脱硫工艺流程短、占地小, 同时半干法脱硫工艺对烟气中的二氧化硫、颗粒物均有较好的去除效果;近年来半干法脱硫工艺应用较多。但半干法脱硫工艺无法去除烟气中的氮氧化物、同时产生大量固体废物 (主要成分为亚硫酸钙) , 该固体废物很难资源化再利用, 造成二次污染。

活性焦吸附法对烟气中的颗粒物、二氧化硫、氮氧化物等污染物具有较好的去除效果, 可以实现多种污染物协同处理;副产物为98%硫酸, 实现了资源的循环利用, 是目前公认最先进的烧结球团烟气净化技术, 符合烟气净化技术的发展趋势。

2活性焦烟气净化技术简介

(1) 基本原理 (1) 利用活性焦的变温吸附性能, 在低温时将气体中SOX (SO2、SO3) 吸附, 吸附态的SO2在烟气中氧气和水蒸气存在的条件下被氧化为H2SO4, 并被储存在活性焦孔隙内。在高温时, 活性焦所吸附的H2SO4与活性焦反应被还原为SO2, 同时硫酸铵会受热发生分解, 二氧化硫回收利用, 活性焦恢复吸附性能, 循环使用。活性焦的加热再生反应相当于对活性焦进行再次活化。活性焦在循环使用过程中, 吸附和催化活性不但不会降低, 还会有一定程度的提高。 (2) 活性焦通过物理吸附可脱除烟气中20~30mg/Nm3的NOx。活性焦还具有催化活性, 向烟气中喷入氨后, 在活性焦的吸附、催化作用下氨与NOx (NO、NO2) 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, 实现烟气高效脱硝。 (3) 重金属一般以多种化合物的形式吸附于活性焦的微孔中, 特别是硫酸盐或氯化物。对于汞, 活性焦不仅可以高效率地吸附去除Hg+、Hg2+, 对于元素汞同样可以通过化学反应去除。 (4) 活性焦颗粒的过滤作用, 使得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、酸雾在床层内部不同部位被捕集, 完成烟气除尘净化。 (5) 活性焦具有广谱的吸附特性, 在净化塔内活性焦能够吸附二噁英等多种有机化合物。活性焦再生时, 在120℃以上部分二噁英的分子结构发生异构化, 300~400℃是二噁英再合成温度区间, 可以完全分解。

(2) 工艺流程烟气通过活性焦脱硫装置被净化, 吸附饱和的活性焦靠重力流至再生装置, 通过加热使活性焦再生, 释放出的高浓度SO2混合气体采用成熟的工艺技术生产商品浓硫酸, 既可实现硫资源的有效回收利用, 又能产生良好的经济效益, 降低或抵消一部分脱硫装置的运行费用;再生后的活性焦经筛选后由活性焦输送系统送入活性焦脱硫装置循环使用, 筛下的少量小颗粒活性焦可作为烧结机、锅炉等热力设备的燃料。

(3) 技术特点将资源化活性焦干法脱硫工艺与当前钢铁行业应用的石灰石/石膏湿法和循环流化床半干法两种脱硫工艺的技术特点对比, 可以得知活性焦烟气净化工艺具有以下优点: (1) 减排:多种污染物同时去除。 (2) 无废水、废渣、废气等产生, 不产生二次污染。 (3) 对工况适应性强, 能适应烧结烟气量、烟气温度以及SO2浓度频繁波动的特点。 (4) 节水:脱硫过程基本不耗水。 (5) 资源回收:副产物为98%硫酸, 实现资源循环利用。

(4) 钢铁行业活性焦烟气净化国内外技术对比2015年5月, 由中冶北方工程技术有限公司总承包建设的联峰钢铁2#450m2烧结机烟气净化工程成功投运, 该工程与国内外同类工程相比在工程投资、运行费用方面均有显著降低, 主要原因为: (1) 高效的吸附塔结构, 提高了塔内活性焦利用率, 装置内活性焦的循环量小, 系统活性焦消耗量及活性焦再生所需能耗均有不同幅度下降。 (2) 优化吸附塔设计, 脱硫脱硝一体化装置系统阻力低 (不超过3000Pa) , 系统能耗低。 (3) 系统设备完全国产化, 装置的运行维护费用低。

3结语

活性焦烟气净化技术在去除烟气中多种污染物的同时, 实现了硫资源回收。是一种适合当前环保要求先进的一体化的烟气节能减排技术。国产化活性焦烟气净化技术经过大量的工程实践, 在工程投资和运行费用等方面均有显著降低, 更适合我国烧结球团烟气治理的现状。随着国家环保要求日益严格, 钢铁企业环保压力越来越重, 活性焦烟气净化技术在烧结球团烟气综合治理领域应该得到推广和应用。

摘要：本文阐述了国内钢铁行业烧结球团烟气治理今后技术的发展趋势, 介绍了国产化活性焦烟气净化技术。与国外技术相比, 国产化活性焦烟气净化技术具有污染物协同处理、投资省、运行成本低及工况适应性强等优势。

关键词：烧结,球团,烟气治理,活性焦,干法,脱硫,脱硝,二噁英

参考文献

[1] 鲁健.烧结烟气特点及处理技术的发展趋势[J].内蒙古科技大学学报, 2012, 1 (3) :227-230.

[2] 吴涛.活性焦联合脱除烟气中SO2和NO机理研究[D].煤科总院煤化工研究分院, 硕士学位论文, 2010.