CFB技术用于烧结烟气脱硫脱硝的可行性研究

杨凤岭

山东国舜建设集团有限公司 山东 济南 250000

1 烧结烟气的定义及特点

1.1 定义概述 在工业生产作业过程中,烧结机对铁矿粉进行高温作业,会产生一系列烟气,这些烟气就是烧结烟气。一般大型的黑色冶金工厂都会使用到烧结机,铁矿粉在烧结机中会进行一系列非常复杂多变的化学反应,在这个高温作业过程中,会大量排放出一氧化碳、二氧化硫、氯化氢、二噁英、二氧化碳等一系列粉尘和大气污染物。它们就是我们所认识的烧结烟气。

1.2 烧结烟气的特点 烧结烟气的特征有如下几个方面：

第一,它们都是在高温作业状态下产生的,因此,它们本身存在非常高的温度,温度一般在一百二十至一百八十度之间[1]。

第二,在烧结过程中,由于原材料的化学性质不稳定,导致大量烟气被排放出来,一吨原材料产生四千至六千立方米的烟气,而且在烧结过程中,烟气量存在较大的波动,幅度占比也高,大约有百分之四十的幅度[1]。

第三,其中烧结过程矿石成分会不断变化,而二氧化硫的浓度也随之变化,因此二氧化硫的浓度存在较大的变化,其排放量大概在四百至五千mg/Nm3的区间内。

第四、在铁矿粉烧结前,会将一定份量的水放入到混合料中,以此提高原料的透气性,但这会造成大量湿度高的烟气被排出,因此烟气的含氧量高,其含氧量在百分之十五至百分之十八之间。

(五)在烧结过程中,铁粉在高温燃烧中会变成粉尘,并且随烟气一同排放,因此,烟气中含有大量的粉尘,并且粉尘的浓度也非常高。而且烟气中也含有大量的铁和相关的化合物,还可能有少部分的重金属存在。

(六)烟气是在高温作业下产生,其化学性质不稳定,这是因为在烧结过程的原料和工艺有关,原料成分配比和烧结工艺在高温下的化学反应不稳定,导致烟气成分容易变化,因此,烟气中除了二氧化硫、氮氧化物和粉尘,还存在二嗯英和重金属等物质。并且一旦材料成分和工艺方式变化,烧结烟气的结构和成分也随之变化。

2 烟气循环流化床氮硫一体化脱除技术

该技术是在烧结过程中利用催化剂或活性吸收剂,在采用烟气循环流化床脱硫的大前提下,以达到脱硝脱硫的净化目的。它的净化理念是通过分开处理氮氧化物的氧化吸收和催化还原来达到脱硝脱硫的效果。

2.1 通过催化剂氮硫联合与CFB的吸收剂联合净化

2.1.1 Lurgi-CFB 联合脱硫脱硝技术 这种方法的脱硫吸收剂是消石灰,而还原剂则是氨,而脱硝所需的催化剂同是FeSO4·7H2O在净化装置中,流化床中的烟气和消石灰产生化学反应,进而生成亚硫酸钙和硫酸钙,氮氧化物和NH3通过催化剂的催化,利用还原反应,生成水和氮气,通过烟气的方式,水和氮气等反应产物经反应塔飘出来,然后为除尘器所净化,余下的固定灰渣再经过特别的处理,经过这种方式的脱硫效率非常高,脱硫率能达97%,脱硝率也达到88%。

2.1.2 通过粉粒流化床实现净化 通过粉粒流化床技术过渡,开发新的脱硝脱硫技术。利用粉粒流化床。在高温状态下的烟气作用下,微米级别的粒径脱硝催化剂经过高温处理,变成处于流化状态的流化介质,同样为小微米级别的粒径脱硫吸收剂,经过处理不断输送到流化床,与烟气中的二氧化硫发生化学反应后,与烟气一起排出床处,然后除尘器收集后循环利用。而经过脱硝催化剂的处理,在烟气中的NH3和NOx发生作用,变成氮气,以此达到脱硝脱硫的目的,利用这种方法,可以达到95%的脱硝脱硫率。

尽管粉粒流化床技术和Lurgi-CFB 技术具有良好的净化效果,但是这两种技术所需的催化剂必须在3百至5百度的高温下才能产生作用,所以,在实际处理烧结烟气的过程中,要达到净化新金瓶梅,一是通过加热处理才能采用这两种技术 二是寻找活性温度更低的催化剂。如果选择第一种方式,必然导致成本大增。而经过实践探索,过渡族金属氧化物是一种新型的活性温度更低的催化剂。但是它有个缺点,就是它的抗硫抗水性弱,因此,导致过渡族金属氧化物无法在实际工作中被广泛应用[2]。

2.2 利用氧化剂、吸引剂的共同作用来实现净化 铁矿粉在燃烧过程中所产生的烟气,其中有百分之九十的氮氧化物是以一氧化氮方式存在。其余的成分主要是二氧化氮。一氧化氮既不与碱性溶液发生化学反应,也不与水发生融合作用,而二氧化氮则相反,既可与碱性溶液相处,又能溶于水。与两者发生反应后生成亚硝酸盐和硝酸盐,所以根据一氧化氮和二氧化氮的化学特点,利用一定的技术手段,将烟气中一氧化氮转化为二氧化氮,以此来达到胶硫的目的。

2.3 SNAP/NOXSO 技术实现净化 该工艺技术是在密相流化床的作用下,发挥吸收剂氧化钠和氧化铝吸收功能,对二氧化硫和氮氧化物进行吸收处理,以此达到净化目的。但是NOXSO 工艺技术存在一个弊端,就是在利用密相流化床鼓泡的过程中,会出现传质不完全的问题,针对它这个缺点,有技术人员利用SNAP 技术对其进行了优化,这个技术的净化分为两个步骤,一是利用吸收剂的吸收作用,对二氧化硫和氮氧化物进行吸收,二是利用吸收剂的再生作用,对污染物进行处理。首先在GSA 的环境下,利用在流化形态下吸收剂颗粒和二氧化硫与氮氧化物发生化学作用,控制好反应温度,经过处理后的吸收剂颗粒被除尘装置收集后,再输送到再生装置,然后经过两个阶段的再生过程,变为可易于处理的气体,通过SNAP技术可以使脱硫率达到95%,脱硝率达80%[3]。

3 结语

随着我国对环保工作的越来越重视,习近平总书记在第十八届中央委员会向大会作报告时明确指出“我们既要绿水青山,也要金山银山。宁要绿水青山,不要金山银山,而且绿水青山就是金山银山”“我们既要绿水青山,也要金山银山。宁要绿水青山,不要金山银山,而且绿水青山就是金山银山”。由此可见,环保工作的紧迫性和重要性。因此,必须要不断发展新技术新工艺用于烧结烟气脱硫脱硝,而CFB技术作用有效的脱硫脱硝技术,应不断重视并加以推广。