史少軍,葉招蓮

(1.溧竹環(huán)境工程有限公司,江蘇溧陽(yáng) 213300;2.江蘇技術(shù)師范學(xué)院環(huán)境工程系,江蘇常州 213001)

鋼鐵行業(yè)燒結(jié)煙氣同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)探討

Research on simultaneous desulfurization and denitrification technology for sintering flue gas in iron and steel industry

史少軍1,葉招蓮2

(1.溧竹環(huán)境工程有限公司,江蘇溧陽(yáng) 213300;2.江蘇技術(shù)師范學(xué)院環(huán)境工程系,江蘇常州 213001)

針對(duì)鋼鐵行業(yè)燒結(jié)煙氣的特點(diǎn)及同時(shí)脫硫、脫硝技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀,研究開發(fā)了燒結(jié)煙氣同時(shí)脫硫、脫硝一體化工藝——“雙堿法”液相氧化技術(shù)。從該工藝特點(diǎn)、脫硫、脫硝機(jī)理等方面闡述了其應(yīng)用于燒結(jié)煙氣的可行性。

鋼鐵行業(yè);燒結(jié)煙氣;脫硫脫銷;雙堿法

1 我國(guó)鋼鐵行業(yè)燒結(jié)煙氣的特點(diǎn)

鋼鐵行業(yè)燒結(jié)過(guò)程是一個(gè)高溫燃燒條件下的復(fù)雜物理、化學(xué)過(guò)程[1-3],在高溫?zé)Y(jié)過(guò)程中產(chǎn)生SO2、NOx、HCl、HF、CO2、CO、二惡英等多種污染物和粉塵的廢氣[4-5]。由于燒結(jié)工藝及原料成分和配比的不穩(wěn)定性,致使煙氣成分復(fù)雜,煙氣流量、溫度及污染物濃度大幅度變動(dòng)。我國(guó)鋼鐵行業(yè)燒結(jié)煙氣特點(diǎn)為:煙氣量大;SO2濃度變化很大;溫度變化大,一般為80～180℃;細(xì)粒粉塵多,具有粘性;水分含量大,不穩(wěn)定;含氧量高,一般為15%～18%;含有多種污染成分,除含有SO2、粉塵外,還含有重金屬、二惡英類、NOx等[6]。這些特點(diǎn)都在一定程度上增加了鋼鐵燒結(jié)煙氣治理的難度。

2 燒結(jié)煙氣脫硫、脫硝技術(shù)現(xiàn)狀

2.1 燒結(jié)煙氣脫硫技術(shù)

據(jù)統(tǒng)計(jì),2008年我國(guó)重點(diǎn)鋼鐵企業(yè)SO2排放量為110萬(wàn)t,其中,燒結(jié)煙氣SO2排放量為80萬(wàn)t。由于前些年我國(guó)對(duì)燒結(jié)煙氣長(zhǎng)期執(zhí)行較低的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn),燒結(jié)煙氣脫硫技術(shù)在國(guó)內(nèi)沒(méi)有得到推廣和應(yīng)用,相關(guān)工藝開發(fā)和技術(shù)積累都遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足[7]。隨著國(guó)家節(jié)能減排力度的不斷加強(qiáng),鋼鐵企業(yè)加快了建設(shè)燒結(jié)脫硫設(shè)施的步伐[8]。

2.2 燒結(jié)煙氣脫硝

燒結(jié)煙氣中除SO2外,還含有大量NOx,需開發(fā)同時(shí)具備脫硫、脫硝效果的綜合處理技術(shù)[12]。由于燒結(jié)煙氣中SO2和NOx的濃度都不高,但總量卻非常大,若分別安裝脫硫、脫硝裝置,不但占地面積大,而且投資、運(yùn)行費(fèi)用高,因此,同時(shí)脫硫、脫硝技術(shù)越來(lái)越受到關(guān)注。目前,國(guó)外煙氣同時(shí)脫硫、脫硝技術(shù)主要有活性炭法、活性焦吸附法、循環(huán)流化床法、半干噴霧法、高能輻射—化學(xué)法、奧鋼聯(lián)的MEROS煙氣凈化技術(shù)等,但我國(guó)還沒(méi)有燒結(jié)煙氣同時(shí)脫、硫硝技術(shù)的工業(yè)化應(yīng)用實(shí)例。

3 “雙堿法”液相氧化脫硫、脫硝

“雙堿法”液相氧化脫硫、脫硝工藝分為吸收、再生和固體分離三個(gè)過(guò)程。吸收塔內(nèi)用Na2CO3/ NaOH吸收SO2,塔外用Ca(OH)2使NaOH再生循環(huán)使用[13-15]。由于雙堿法再生反應(yīng)不在吸收塔內(nèi)進(jìn)行,避免了吸收塔堵塞及磨損,提高了運(yùn)行的可靠性,且副產(chǎn)品石膏純度較高。該法適于處理SO2和NOx濃度較高的煙氣,已在廣鋼2×24m2燒結(jié)機(jī)上成功應(yīng)用,脫硫效率達(dá)84%以上[11]。

3.1 反應(yīng)機(jī)理

3.1.1 脫硫機(jī)理

向吸收塔內(nèi)注入吸收液NaOH,控制其pH值為11～12,發(fā)生化學(xué)反應(yīng)為:

吸收塔排出液進(jìn)入再生池內(nèi)與石灰發(fā)生反應(yīng),使吸收液得到再生。

3.1.2 脫硝機(jī)理

燒結(jié)煙氣中90%以上的NOx為NO[16],因此,脫除NOx主要是去除煙氣中的NO。由于NO在純水中的溶解度比較低,如何提高NO在溶液中的溶解度是提高燒結(jié)煙氣NOx脫除效率的關(guān)鍵技術(shù)。

據(jù)美國(guó)加州伯克利能源與環(huán)境公司勞倫斯實(shí)驗(yàn)室David Little John和北京中科院環(huán)境科學(xué)研究中心王一中早年研究發(fā)現(xiàn),在、SO2和水共存的水溶液中,NOx的分壓下降,并確認(rèn)體系中有(ONSO3)2-生成,并且NOx和之間的反應(yīng)符合準(zhǔn)一級(jí)反應(yīng)。由于燒結(jié)煙氣中存在Fe3+,Fe3+作為一種催化劑和氧化劑能促進(jìn)NO在溶液中的氧化吸收,使NOx和SO2同時(shí)處于邊吸收、邊氧化的過(guò)程中。

3.2 工藝條件及特點(diǎn)

3.2.1 工藝條件

3.2.2 工藝特點(diǎn)

“雙堿法”液相氧化脫硫、脫硝工藝的主要特點(diǎn)為:氣液接觸面積大,處理負(fù)荷高,適應(yīng)燒結(jié)煙氣量大、SO2濃度變化大的特點(diǎn),脫硫、脫硝效果穩(wěn)定;液相氧化,同時(shí)脫硫、脫硝,適應(yīng)燒結(jié)污染物在脫硫同時(shí)處置NOx要求;閉路循環(huán),污染物零排放,無(wú)二次污染;管式給液,氣、液相流速高,產(chǎn)生沖刷效應(yīng),不結(jié)垢,不堵塞;除霧裝置先進(jìn),可徹底解決水分含量大且不穩(wěn)定的問(wèn)題;工作溫度為80～200℃,適應(yīng)于燒結(jié)煙氣溫度變化大的特點(diǎn)。

4 結(jié)語(yǔ)

采用“雙堿法”液相氧化脫硫、脫硝工藝,實(shí)施同步流程對(duì)鋼鐵行業(yè)燒結(jié)煙氣進(jìn)行脫硫、脫硝,必將推動(dòng)鋼鐵行業(yè)燒結(jié)煙氣脫硫、脫硝工藝技術(shù)的進(jìn)展,是今后我國(guó)推廣應(yīng)用的主要方向,也是以節(jié)能減排和循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式解決污染難題,促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展,建設(shè)環(huán)境友好型社會(huì)的途徑。

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X701.7

B

1674-8069(2010)03-017-02

2010-02-21;

2010-04-18

史少軍(1954-),男,江蘇溧陽(yáng)人,研究員,主要從事鍋爐煙氣、鋼鐵燒結(jié)煙氣脫硫及脫銷工藝技術(shù)應(yīng)用工作。E-mail: shishaojun2000@sina.com

Abstract:O n the basis of the characteristic of sintering flue gas in iron and steel industry as wellas development trend of desulphurization and denitrification,the technology for s imultaneous desulphurization and d denitrification of sintering flue gas were presented,named as“double alkali m ethod”liquid state oxidation technology.The feasibility w ith respect to technicalproperties and m echanism were demonstrated.

Key words:iron and steel industry;sintering flue gas;desulphurizat ion and denitrificat ion;double alkalim ethod.