钢铁行业烧结烟气同时脱硫脱硝技术探讨

史少军,叶招莲

(1.溧竹环境工程有限公司,江苏溧阳 213300;2.江苏技术师范学院环境工程系,江苏常州 213001)

钢铁行业烧结烟气同时脱硫脱硝技术探讨

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

史少军1,叶招莲2

(1.溧竹环境工程有限公司,江苏溧阳 213300;2.江苏技术师范学院环境工程系,江苏常州 213001)

针对钢铁行业烧结烟气的特点及同时脱硫、脱硝技术发展现状,研究开发了烧结烟气同时脱硫、脱硝一体化工艺——“双碱法”液相氧化技术。从该工艺特点、脱硫、脱硝机理等方面阐述了其应用于烧结烟气的可行性。

钢铁行业;烧结烟气;脱硫脱销;双碱法

1 我国钢铁行业烧结烟气的特点

钢铁行业烧结过程是一个高温燃烧条件下的复杂物理、化学过程[1-3],在高温烧结过程中产生SO2、NOx、HCl、HF、CO2、CO、二恶英等多种污染物和粉尘的废气[4-5]。由于烧结工艺及原料成分和配比的不稳定性,致使烟气成分复杂,烟气流量、温度及污染物浓度大幅度变动。我国钢铁行业烧结烟气特点为:烟气量大;SO2浓度变化很大;温度变化大,一般为80～180℃;细粒粉尘多,具有粘性;水分含量大,不稳定;含氧量高,一般为15%～18%;含有多种污染成分,除含有SO2、粉尘外,还含有重金属、二恶英类、NOx等[6]。这些特点都在一定程度上增加了钢铁烧结烟气治理的难度。

2 烧结烟气脱硫、脱硝技术现状

2.1 烧结烟气脱硫技术

据统计,2008年我国重点钢铁企业SO2排放量为110万t,其中,烧结烟气SO2排放量为80万t。由于前些年我国对烧结烟气长期执行较低的环境标准,烧结烟气脱硫技术在国内没有得到推广和应用,相关工艺开发和技术积累都远远不足[7]。随着国家节能减排力度的不断加强,钢铁企业加快了建设烧结脱硫设施的步伐[8]。

2.2 烧结烟气脱硝

烧结烟气中除SO2外,还含有大量NOx,需开发同时具备脱硫、脱硝效果的综合处理技术[12]。由于烧结烟气中SO2和NOx的浓度都不高,但总量却非常大,若分别安装脱硫、脱硝装置,不但占地面积大,而且投资、运行费用高,因此,同时脱硫、脱硝技术越来越受到关注。目前,国外烟气同时脱硫、脱硝技术主要有活性炭法、活性焦吸附法、循环流化床法、半干喷雾法、高能辐射—化学法、奥钢联的MEROS烟气净化技术等,但我国还没有烧结烟气同时脱、硫硝技术的工业化应用实例。

3 “双碱法”液相氧化脱硫、脱硝

“双碱法”液相氧化脱硫、脱硝工艺分为吸收、再生和固体分离三个过程。吸收塔内用Na2CO3/ NaOH吸收SO2,塔外用Ca(OH)2使NaOH再生循环使用[13-15]。由于双碱法再生反应不在吸收塔内进行,避免了吸收塔堵塞及磨损,提高了运行的可靠性,且副产品石膏纯度较高。该法适于处理SO2和NOx浓度较高的烟气,已在广钢2×24m2烧结机上成功应用,脱硫效率达84%以上[11]。

3.1 反应机理

3.1.1 脱硫机理

向吸收塔内注入吸收液NaOH,控制其pH值为11～12,发生化学反应为:

吸收塔排出液进入再生池内与石灰发生反应,使吸收液得到再生。

3.1.2 脱硝机理

烧结烟气中90%以上的NOx为NO[16],因此,脱除NOx主要是去除烟气中的NO。由于NO在纯水中的溶解度比较低,如何提高NO在溶液中的溶解度是提高烧结烟气NOx脱除效率的关键技术。

据美国加州伯克利能源与环境公司劳伦斯实验室David Little John和北京中科院环境科学研究中心王一中早年研究发现,在、SO2和水共存的水溶液中,NOx的分压下降,并确认体系中有(ONSO3)2-生成,并且NOx和之间的反应符合准一级反应。由于烧结烟气中存在Fe3+,Fe3+作为一种催化剂和氧化剂能促进NO在溶液中的氧化吸收,使NOx和SO2同时处于边吸收、边氧化的过程中。

3.2 工艺条件及特点

3.2.1 工艺条件

3.2.2 工艺特点

“双碱法”液相氧化脱硫、脱硝工艺的主要特点为:气液接触面积大,处理负荷高,适应烧结烟气量大、SO2浓度变化大的特点,脱硫、脱硝效果稳定;液相氧化,同时脱硫、脱硝,适应烧结污染物在脱硫同时处置NOx要求;闭路循环,污染物零排放,无二次污染;管式给液,气、液相流速高,产生冲刷效应,不结垢,不堵塞;除雾装置先进,可彻底解决水分含量大且不稳定的问题;工作温度为80～200℃,适应于烧结烟气温度变化大的特点。

4 结语

采用“双碱法”液相氧化脱硫、脱硝工艺,实施同步流程对钢铁行业烧结烟气进行脱硫、脱硝,必将推动钢铁行业烧结烟气脱硫、脱硝工艺技术的进展,是今后我国推广应用的主要方向,也是以节能减排和循环经济模式解决污染难题,促进可持续发展,建设环境友好型社会的途径。

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X701.7

B

1674-8069(2010)03-017-02

2010-02-21;

2010-04-18

史少军(1954-),男,江苏溧阳人,研究员,主要从事锅炉烟气、钢铁烧结烟气脱硫及脱销工艺技术应用工作。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.