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工业污水处理设备

烧结烟气脱硝技术进展与应用现状-污水处理工程设计

信息来源:烧结烟气脱硝技术 | 发布时间:2019年07月03日

北极星环保网讯:摘要:近年来,我国氮氧化物的排放量持续上升,对生态环境造成严重威胁,人们必须切实加强氮氧化物的排放控制。其中,烧结烟气的氮氧化物排放控制已成为钢铁行业污染治理的重中之重,开发并运用科学、高效的脱硝技术迫在眉睫。本文介绍了选择性催化还原法、臭氧氧化法、活性焦法三种主流烧结烟气脱硝技术,结合原理、优缺点等方面进行分析,为烧结烟气脱硝工艺的选择提供借鉴。
随着中国经济的持续发展,我国大气污染物的排放量也持续增加,其中氮氧化物已成为主要控制的污染物之一。在钢铁行业中,氮氧化物大多产生于烧结工艺。根据环境保护部最新发布的《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》(征求意见稿),“大气污染物特别排放限值”中的氮氧化物排放限值由300mg/m3调整至100mg/m3。由此可见,烧结烟气的氮氧化物排放控制已成为钢铁行业污染治理的重中之重。同时,针对钢铁行业,开发并运用合理的脱硝技术已迫在眉睫。
1氮氧化物的产生
烧结物料的燃烧过程促成了NOx的产生,其生成的方式主要有以下三种:一是燃料型NOx。烧结过程中,含氮化合物在燃烧过程中发生热分解并被氧化生成NOx。燃料型NOx主要与烧结燃料特性、烧结温度等因素有关。二是热力型NOx,此部分是由空气中的氮气在高温条件下氧化生成,当温度高于1500℃时,热力型NOx生成量显著增加。三是快速性NOx,即在高温火焰中,空气过剩系数较小且点火温度较低的条件下,燃料中的碳氢化合物与空气中的氮气发生快速反应而形成NOx。烟气中的氮氧化物主要为NO和NO2,实验数据表明,NO占烧结烟气中NOx的比例不低于94%,燃料型NOx占烟气中NOx总量的比例不低于80%。
根据烧结烟气中氮氧化物的产生途径,人们可以采取以下三种方法来控制氮氧化物的产生。一是燃烧前控制,即对烧结原料中含氮量的控制。最直接有效节能减排的控制方法是选用含氮量较低的焦粉作为烧结燃料,而这增加了选煤难度。有研究表明,在烧结料中提高石灰石和生石灰的比例或提高褐铁矿、半褐铁矿的使用比例均可减少NOx的形成。二是燃烧过程控制,常用的方法有低氧燃烧、分级燃烧法、烟气循化燃烧法由于烧结过程需要保持特定的温度以及氧浓度,一般不选用低氧燃烧和分级燃烧法,而选用烟气循环燃烧法以保证烧结矿的质量。三是燃烧后控制,即末端控制,通过采用烟气脱硝技术手段,以减少排放烟气中的氮氧化物浓度。
对于大型钢铁企业的烧结生产工艺,单纯通过燃料和烧结过程的控制来达到氮氧化物的减排已不能满足日益严格的排放标准要求,开发高效、经济、实用的烧结烟气脱硝技术已成为我国钢铁行业烧结烟气氮氧化物减排的发展趋势。
2烟气脱硝技术
2.1选择性催化还原法(SCR)
选择性催化还原法是目前较为成熟的高效脱硝技术,该方法广泛应用于电厂行业。由于钢铁行业烧结烟气温度一般在120℃~180℃,而SCR催化剂的最佳反应温度一般在320℃~400℃,因此不能完全照搬电厂行业的SCR工艺,需要对烧结烟气进行补热以满足反应温度。结合烧结烟气特点,对工艺优化和创新,并设置烧结烟气选择性催化还原(SCR)脱硝工艺系统,其工艺流程如图1所示。
烧结烟气脱硝技术进展与应用现状-污水处理工程设计
烧结烟气经电除尘后,通过引风机加压进入SCR反应系统,烧结烟气进入脱硝反应器之前,经过烟气换热器(GGH)初步预热,充分利用反应器出口烟气的高温对低温烧结烟气进行传热升温。GGH设置蒸汽吹灰器和循环水冲洗装置,以保证空气预热器正常稳定运行。初步预热后的烧结烟气进入烟道燃烧器进一步升温至催化剂最佳活性温度(320℃~450℃)。燃烧器内的燃料一般选用热值较高的焦炉煤气。加热后的烧结烟气流经氨喷射格栅,在氨喷射格栅内,经氨气/空气混合器按一定比例混合后的氨气喷入烧结烟气中,随烧结烟气进入顶部烟道,顶部烟道设有导流分配装置,使烟气均匀平稳地通过反应器催化剂层。在催化剂的作用下,NH3与烟气中的NOx进行反应,转换成N2和H2O,最终达到脱硝的目的。
该技术在电厂领域应用成熟,脱硝效率高,无需废水处理工艺,但需要对烧结烟气进行预热,所以能耗和运行成本较高。该技术在韩国浦项制铁、中国台湾中国钢铁公司、中国台湾中龙钢铁公司有所应用,内地暂无实施案例。中国台湾中钢公司的三座烧结机采用该工艺,其中550m2烧结机,脱硝成本接近12元/t烧结矿[3]。由此可见,研发适合烧结烟气脱硝的低温催化剂对于成本控制的重要性。