鋼鐵行業(yè)作為國家,國家對環(huán)境保護(hù)的要求也越來越嚴(yán)格。研究表明,鋼鐵廠各種設(shè)備釋放的NOx總量在固定發(fā)生源中占第二位,僅次于SO2的排放量。根據(jù)歐盟IPPC的調(diào)查,燒結(jié)煙的NOx排放量約占鋼鐵工廠NOx排放量的一半左右。因此,嚴(yán)格控制燒結(jié)煙NOx排放量,可有效降低鋼廠NOx排放量。
燒結(jié)過程中的NOx主要來源于燒結(jié)過程中燃料的燃燒。燒結(jié)生產(chǎn)中的燃料分為點火燃料和燒結(jié)燃料兩種。一般來說,燃燒中產(chǎn)生的氮氧化物主要是NOT和NO2,這兩者統(tǒng)稱為NOx。燃燒過程中產(chǎn)生的NOx的種類和數(shù)量除了與燃料性質(zhì)有關(guān)外,還與燃燒溫度和過量空氣系數(shù)等燃燒條件密切相關(guān)。
在通常的燃燒溫度下,燃燒產(chǎn)生的NOx中NOw占90%以上,NO2占5%~10%。燒結(jié)煙氣中NOx的濃度比較低,一般為140~500mg/Nm3。鋼廠在制定NOx減排方案時,首先要從源頭降低煙氣中NOx的產(chǎn)生,主要用以下兩種方法控制:1)可以選擇低n率的燃料和原料2)在不影響生產(chǎn)的
的前提下,適當(dāng)優(yōu)化燃燒過程。以上采用方式不能滿足NOx排放要求時,應(yīng)考慮建設(shè)相應(yīng)的煙氣脫硝裝置。
從全球來看,燒結(jié)煙氣脫硝應(yīng)用不大。目前,SCR具有較高穩(wěn)定的脫硝效率,結(jié)煙氣脫硝處理裝置主要采用低溫SCR。隨著新型脫硫脫硝一體化技術(shù)越來越受到關(guān)注,太鋼、寶鋼湛江等將活性焦炭技術(shù)應(yīng)用于燒結(jié)機(jī)的煙氣管理,但該技術(shù)一級吸附塔時,脫硝效率低,氨逃脫高,且技術(shù)流程復(fù)雜,投資和運行費用高等問題不經(jīng)濟(jì)。
1.脫硝技術(shù)選擇比較
1.1SCR脫硝技術(shù)
選擇性催化還原(SCR)技術(shù)主要存在一定溫度和催化劑的情況下,將還原劑NH3放入煙中,將煙中的NOx還原為無害氮(N2)和水(H2O)。這是目前國內(nèi)外應(yīng)用最成熟的煙霧脫硝技術(shù)。其主要反應(yīng)如下:
4NH3+4NO+O2=4N2+6H2O
8NH3+6NO2=7N2+12H2O
4NH3+2NO2+O2=3N2+6H2O
現(xiàn)有煙氣脫硝工藝中,脫硝效率最高,運用最廣的為SCR 脫硝工藝,但其主要應(yīng)用于燃煤電廠煙氣處理的高溫SCR,反應(yīng)溫度要求在320~400℃間,燒結(jié)煙氣中需要采用低溫SCR,但其反應(yīng)溫度仍需要200~280℃,為了避免煙氣中粉塵及高濃度SO2對催化劑引起的中毒堵塞,通常布置在脫硫裝置之后,并配有煙氣加熱裝置,其典型SCR 脫硝系統(tǒng)主要由還原劑制備系統(tǒng)和脫硝反應(yīng)系統(tǒng)兩部分組成。
脫硝反應(yīng)系統(tǒng)由SCR催化反應(yīng)器、噴氨系統(tǒng)、稀釋空氣供應(yīng)系統(tǒng)、煙氣加熱、熱交換系統(tǒng)等構(gòu)成,采用液氨作為還原劑時,還原劑制備系統(tǒng)包括液氨罐、液氨蒸發(fā)罐、氨緩沖罐、氨緩沖罐、廢泵和廢池等。
1.2臭氧脫硝工藝
煙氣中氮氧化物主要為NO,NO糠溶于水,不易被吸收反應(yīng),臭氧脫硝工藝的基本機(jī)理是,通過額外添加的脫硝劑氧化作用,將煙氣中不易溶于水的NO堰轉(zhuǎn)化為高價狀態(tài)易溶于水的NOx,再通過循環(huán)流化床反應(yīng)器內(nèi)激烈亂動,具有巨大表面積的吸附劑顆粒作為載體,將高價NOx和鈣基吸收劑迅速反應(yīng)脫落,完成脫硝過程。
臭氧是最強(qiáng)氧化劑之一,在有效轉(zhuǎn)換NOute到高價格的過程中不會留下二次污染物。
NO+O3→NO2+O2(1)
NO2+O3→NO3+O2(2)
NO3+NO2→N2O5(3)
3NO2+H2O+Ca(OH)2→Ca(NO3)2(4)
2.總結(jié)
從以上對比可以看出,臭氧脫硝工藝系統(tǒng)簡單,運行成本略低于低溫SCR脫硝工藝,但運行功耗高,需要穩(wěn)定的氧氣和冷卻水供應(yīng)。低溫SCR 脫硝雖然需要煙氣加熱消耗熱能,系統(tǒng)阻力較大,系統(tǒng)復(fù)雜,含加熱爐、GGH、SCR 反應(yīng)器、稀釋風(fēng)機(jī)等設(shè)備,且運行成本相較于臭氧脫硝工藝略高,但SCR 脫硝系統(tǒng)穩(wěn)定,脫硝效率高,可更好的滿足排放指標(biāo)要求。綜合考慮技術(shù)的成熟可靠性、一次性投資、副產(chǎn)品處理、運行成本和現(xiàn)場占地面積等方面進(jìn)行比較和分析,建議燒煙選擇SCR脫硝技術(shù)。
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