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钢铁烧结烟气脱硝技术进展

2021-11-17 08:59:47| 来源:| 编辑:| 点击:1次

钢铁烧结烟气脱硝技术进展

摘要:钢铁行业作为我国经济发展的支柱产业,它所引起的环境问题也不容小觑.钢铁烧结烟气中通常含有大量SO2和NOx,是造成酸雨以及其他环境问题的主要原因.目前针对SO2已有较成熟的脱除工艺.而由于我国烧结烟气的特殊性,还没有特别适用于NOx的处理工艺.介绍了几种典型的和未来极具市场潜力的脱硝技术,为今后脱硝工艺的选择提供一些借鉴.

引言

钢铁行业是整个国民经济的支柱产业,它为经济发展做出重要贡献的同时,也产生了严重的大气污染问题。据统计,2010年全国钢铁企业SO2、氮氧化物、烟尘和粉尘的排放量分别为176.65万,93.10万,56.28万,93.47万t,分别占工业排放量的9.5%、6.3%、9.3%和20.7%,而烧结烟气是钢铁企业大气污染排放的主要来源。烧结烟气中含有大量的二氧化硫、氮氧化物等有害物质,对人的身体健康也构成很大的威胁。

2011年11月25日,我国国务院印发了《国家环境保护“十二五”规划》,其中首次将氮氧化物纳入约束性体系,要求减排10%。2012年6月27日,我国环保部发布了GB28662—2012《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》,标准规定自2012年10月1日起,新建企业执行表1规定的大气污染物排放限值,对于特殊地域或者特殊时间还有更为严苛的排放要求。相对于电力行业,我国钢铁行业烟气情况更为复杂,脱硝技术仍处于起步阶段。因此面对严峻的环境形势以及严苛的环保要求,我们迫切需要找到一条适合我国钢铁行业的技术道路。

钢铁烧结烟气脱硝技术进展

我国钢铁行业烧结烟气特点:

1)烟气量大。在较高的漏风率和较高固体循环率的影响下,有相当一部分空气没有通过烧结料层,导致烧结烟气量激增,每生产1t的烧结矿可产生4000~6000m3的烟气。

2)烟气成分复杂。含有多种腐蚀性气体如HCl、SOx、NOx、HF等,含有重金属物质如铅、汞、锌等以及含有有毒气体二恶英。同时烟气中还夹带大量粉尘,粉尘主要以铁及其化合物为主,浓度可达10g/m3。

3)二氧化硫浓度变化较大。受原料中硫含量的影响,烟气中SO2浓度一般为1000~1500mg/m3,有的也可达3000~5000mg/m3。

4)烟气温度波动范围大。受操作条件的影响,烧结烟气温度一般在120~180℃,采用低温烧结技术时也可达到80℃。

5)含湿量高和含氧量高。由于混合料在烧结前必须加适量的水以提高烧结混合料的透气性,因此烧结烟气中的含湿量比较大,可达到7%~13%;含氧量一般可达到15%~18%。

1烧结烟气脱硝的典型技术手段

1.1选择性催化还原脱硝

选择性催化还原脱硝技术是目前应用最为成熟的一项脱硝技术,通常与半干法或湿法脱硫结合,在电力行业广泛应用。其基本工艺流程见图1。

钢铁烧结烟气脱硝技术进展

烧结烟气先经过除尘、脱硫设备除去颗粒物和二氧化硫,由于脱硫后的烟气温度较低,而SCR反应所需烟气温度一般为300~450℃,因此需要先对烟气进行加热升温。液氨储罐中的液氨通过蒸发器气化进入缓冲罐,再在混合器中与空气混合、稀释,通过氨喷射栅格,在烟气入口处喷入SCR反应装置。SCR反应装置中通常填充有多层催化剂,烟气和氨在催化剂作用下发生反应,最终达到脱硝目的。其中涉及的反应方程式如下:

基本反应方程式见式—式:

4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O

4NO2+2NH3+O2→3N2+6H2O

副作用方程式见式—式:

2SO2+O2→2SO3

NH3+SO3+H2O→NH4HSO4

催化剂是SCR工艺的关键之处。SCR工艺的催化剂发展经历了从贵金属催化剂,如Pt、Pb、Au等,到钒钛催化剂,如V5O2/TiO2、V5O2—WO3/TiO2等,再到高温或低温催化剂的过程。高温或低温催化剂通常通过改性的方式拓宽普通钒钛催化剂反应区间,以更适合工业应用。

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