烧结烟气综合处理技术及其应用
烧结烟气中不只含有SO2 ,还含有NOx、重金属、有机物、二噁英等有害成分。钢铁企业中排放的NOx 中约48%来自烧结厂。因此,环保要求严格的国家开发了脱硫、脱硝、脱二噁英等烧结烟气综合处理技术。
1 末端综合处理技术
末端综合处理技术是在烟气排放端增设烟气净化设施的技术,主要包括N ID 法、循环流化床法、MEROS法、活性炭/活性焦吸附法等。
1. 1 N ID法(New Integrated Desulfurization)
该工艺是法国ALSTOM公司研发的一种集除尘与脱硫于一体的干法脱硫工艺,工艺流程见图2。
 |
系统主要包括袋式过滤器、增湿器、颗粒收集和循环设施、脱硫剂(新制备的消石灰和活性褐煤)添加系统。增湿器置于除尘器下方,其与除尘器相连的入口烟道作为反应器。
将除尘器捕集的灰尘与脱硫剂及水在增湿装置中混合,使含水量为3% ～7%,然后以流化风为动力,借助烟道负压进入反应器中与热态烟气反应,之后经除尘器,把再次收集的大部分灰尘颗粒送增湿器循环利用。
此法在安赛乐米塔尔索拉克572m2 烧结机上进行了应用。由于安赛乐米塔尔只要求SO2 的排放浓度低于225mg/m3 ,因此只处理一半烟气量,脱硫烟气量为70万m3 /h。处理结果(见表3)达到了欧盟烟气排放要求。
 |
1. 2 奥钢联MEROS法(Maximized Emission Reduction of Sintering)
MEROS法是奥钢联与西门子VA I为应对欧洲环保要求的不断提高而联合开发的干法脱硫工艺[ 1 ] 。在该工艺中,烧结尾气中所含的酸性气体、有毒重金属、有机物(包括二噁英)都可被脱除到很低的程度。工艺流程见图3。
 |
该工艺主要由气体调节反应器、脉冲式布袋过滤器、脱硫剂计量、喷吹设备及粉尘控制回收系统组成。具体流程是把脱硫剂(NaHCO3 或Ca (OH) 2、褐煤焦或活性炭粉)高速(大于30m / s)逆流喷入烟气流中,随后在调节反应器内通过两相(水、压缩空气)气雾喷嘴喷射水雾冷却加湿,然后通入脉冲式布袋过滤器去除粉尘(包括一次灰、有机化合物、添加剂和反应产物) ,大部分粉尘返回循环利用,部分粉尘外排处理。
该工艺于2007年在奥钢联林茨厂进行了工业化应用,处理烟气量为100万m3 /h,结果见表4。马钢1号300m2 烧结机今年引进了该技术,该项目建成后,单台烧结机年脱硫量约为3 500 t。
 |
1. 3 循环流化床法(Circulating Fluidized Bed,简称CFB)
循环流化床系统由循环流化床吸收器、袋式过滤器、粉尘搅拌气动传输装置以及熟石灰或活性褐煤添加装置组成。其流程是:先将脱硫剂引入循环流化床吸收器,在流化状态下与通入的烟气进行脱硫反应,烟气脱硫后进入布袋除尘器除尘,再由引风机经烟囱排出,布袋除尘器除下的物料大部分经吸收剂循环输送槽返回流化床循环使用。
德国Lurgi公司、丹麦F. L. SmithMiljo公司和卢森堡PurlWurth均开发有循环流化床脱硫方法。其中卢森堡PurlWurth开发的流化床烟气脱硫技术直接把水喷进吸收器,将废气冷却至80～120℃。大量粉尘也被从布袋除尘器引入吸收器,所有粉尘连同消石灰与活性褐煤一起分布在整个反应器中,可得到最佳传热和传质效果。该工艺应用于德国迪林根ROGESA烧结厂得到如下效果:粉尘< 10mg/m3 ,SO2 < 500mg/m3 , HCl < 10mg/m3 , HF < 1mg/m3 ,二噁英< 0. 1ng/m3。
我国三明钢厂2# 180m2 烧结机脱硫应用了国产化的流化床技术。2007年以来,脱硫率大于90%,SO2 平均排放浓度由原来的5 000mg/m3 降低到小于400mg/m3 ,粉尘排放浓度小于50mg/m3。济钢、武钢和攀钢也选用了循环流化床法进行烟气脱硫。其中济钢120m2 烧结机脱硫装置已通过验收,处理烟气量为44万m3 /h;武钢450m2 烧结机设计处理烟气量为100万m3 /h。
1. 4 活性炭/活性焦吸附法
活性炭吸附工艺早期的研究主要集中在日本、德国和美国等。随着活性炭脱硫技术的不断成熟和发展,有很多国家都形成了具有自己特色的活性炭脱硫技术。近年来,又开发了用综合强度较高、比表面积较小的活性焦作为吸收剂的技术,降低了损耗,取得了比活性炭更好的效果,利用更廉价的活性焦作吸附剂并能同时脱硫、脱硝、去除重金属污染物。该法主要由吸附塔和再生塔组成。利用活性炭/活性焦的吸附性及催化性,将烟气中的SO2 和氮氧化物(通入氨气)等有害物质以硫酸和铵盐的形式吸附在活性炭/活性焦孔隙中,通过加热再生或水洗再
生析出高浓度SO2 或稀硫酸。SO2 气体可回收加工成硫酸、单质硫等。活性炭再生后循环使用。但回收硫的设备庞大、造价高,硫酸还原需消耗部分炭。
新日铁名古屋厂3#烧结机烟气脱硫使用了活性焦吸附法, 处理烟气量为90 万m3 /h, 脱硫率95% ,脱硝率40%,除尘效果较好。该厂的1#和2#烧结机也采用了这种装置,处理烟气量为130 万m3 /h。住友金属工业公司的两台烧结机于2002年11月建成活性焦处理装置,脱硫率高达99. 9%以上,脱硝率80%以上,排水很少,不需要进行处理。回收99. 95%以上的高纯硫磺和98%的浓硫酸,成为副产品。浦项的两台烧结机于2004年应用此法,处理烟气量为135万m3 /h。
2 烧结废气循环法综合处理技术
废气循环法是基于一部分热废气被再次引入烧结过程的原理而开发的方法。热废气再次通过烧结料层时,其中的二噁英和氮氧化物能够通过热分解被部分破坏,硫氧化物和粉尘能够被部分吸附并滞留于烧结料层中。废气中的CO在烧结过程中再次参加还原,还可降低固体燃耗。迄今为止,典型的废气循环利用工艺有EOS ( Emission Op timized Sintering)和LEEP工艺(Low Emission & Energy op timizedsinter Production)等。
EOS工艺已在克鲁斯艾莫伊登烧结厂实现工业化应用。脱硫剂使用活性褐煤。大约50%的烧结废气被引入烧结机上的热风罩内,在烧结过程中,为调整烧结气体的氧气含量,鼓入少量新鲜空气与循环废气混合。因此,仅需对50%的烧结废气进行处理使之达到环保要求。灰尘、NOx被减少约45%,二噁英被减少约70%。
LEEP工艺是由德国HKM开发的,在其烧结机上实现了工业化。该烧结机设有两个废气管道,一个管道只从机尾处回收热废气,另一个管道回收烧结机前段的冷废气。通过喷入活性褐煤来进一步减少剩余的二噁英。烧结机罩的设计不同于EOS装置。这个罩没有完全覆盖烧结机,有意允许一部分空气漏进来补充气体中氧含量的不足,这样就无需额外补给新鲜空气。
废气循环法既可降低污染物的总放散量,又可以减少总废气量,投资和运行成本大大降低。但因烧结过程的氧量减少,使烧结生产率和烧结矿质量受到影响。一般情况下,烧结生产率最多可降低10% , ISO 转鼓强度降低10% , 固体燃耗可节约10% ,烧结矿FeO含量有所增加,烧结矿粒度减小。但是,若生产碱度大于2. 0的烧结矿,对烧结生产率和冷态强度的影响较小。
使用微信“扫一扫”功能添加“谷腾环保网”
