烧结烟气超净处理技术——硫尘硝一体化

概述:通过分析带式烧结机烟气中SO2,NOx浓度及烟气温度随烧结机烧结过程进行的变化规律研究硫尘硝一体化技术应用在烧结机烟气处理中的可行性。提出工艺路线:将烧结机烟气根据各风箱的烟温分为100℃以下的低温部分、100℃以上的中高温部分。中高温部分烟气可直接引入硫尘硝一体化设备进行烟气综合处理而低温部分烟气则可通过布袋除尘器等预除尘处理后作为冷却机的冷空气对热铁矿进行冷却处理冷却后的300~400℃高温废气再汇入硫尘硝一体化设备与烧结机中高温部分烟气一同进行250~400℃的脱硫、除尘、脱硝一体化超净处理。将硫尘硝一体化技术应用于烧结烟气处理中是节能简易且高效的超净处理。

 

硫尘硝一体化技术(LongkingSCR+)

LonkingSCR+是近年来龙净环保股份有限公司从国外引进并优化整合出的一套新型烟气中高温干法超净处理工艺工艺特点为

1)采用循环流化床烟气脱硫技术(CFB-FGD)对烟气进行250~400℃的干法脱硫处理其依托于传统CFB-FGD技术的循环流化床原理能够使吸收剂在反应器内多次再循环延长了吸收剂与烟气的接触时间从而大大提高了吸收剂的利用率。不但具有一般干法脱硫工艺的诸多优点如流程简单、占地少、投资低以及副产品可以综合利用等而且能在钙硫比很低(Ca/S=1.1—1.2)的情况下达到与湿法脱硫工艺相当的脱硫效率(95%左右)。

2)采用带脱硝催化剂型的复合陶瓷滤筒为核心元件进行烟气的脱硝、除尘一体化处理(以下简称尘硝一体化技术)该技术采用过滤式的除尘方式通过陶瓷滤筒表面的筛滤和拦截作用对烟气中粉尘进行拦截从而实现除尘;同时由于复合滤筒内部载有大量SCR脱硝催化剂,当烟气由滤筒表面进人滤筒内的除尘过程中烟气中的NOx也能够在催化剂作用下与预先注人的氨进行反应生成N2从而实现烟气的除尘脱硝同步处理。尘硝一体化的优势在于其采用的陶瓷滤筒表面覆膜孔径小可处理亚微米级颗粒物具有非常高效的除尘效果同时由于其本身为陶瓷耐火材料最高能耐受近850℃高温从而确保其能在250~400℃的最佳脱硝反应温度下同步进行高效除尘处理而不损坏滤料进一步节约设备投资及占地。

3)硫尘硝一体化技术集合了CFB-FGD烟气脱硫技术与尘硝一体化技术采用的中高温+法处理工艺不产生污水等二次污染也避免了烟囱的腐蚀。同时其特殊的中高温干法一体化处理方式既避免了干湿结合工艺中烟气反复升温降温的弊端还有利于净烟气的余热回收。因此若能找到烧结烟气中合适的温度段则硫尘硝一体化技术优势明显。

 

硫尘硝一体化技术应用在烧结烟气处理的可行性

LongkingSCR+是以循环流化床脱硫、滤筒除尘及SCR脱硝为一体的250~400℃的中高温干法综合处理工艺而烧结烟气中NOx主要集中于前端的低温段SO2的排放主要集中于中后段的高温段因此若能提高烧结机前端的烟气温度则能很好地使用该技术对烧结烟气的SO2,NOx及粉尘进行综合的处理从而减少废水、烟囱腐蚀、烟气再热器(GGH)升温降温等。此外烧结机烧结后还有一个必备的冷却阶段,需要通过吸人冷空气将温度高达600~1000℃的热烧结矿冷却至150℃以下才能运送至高炉使用而冷却废气高达300~400℃这将为烧结机前端烟气温度的提高提供一个非常节能且便捷的方式。冷却机废气也是目前烧结机余热回收发电的主要余热来源。

为此针对烧结烟气的综合处理最可行的工艺路线可能为将烧结机烟气根据各风箱的烟温分为100℃以下的低温部分、100℃以上的中高温部分中高温部分烟气可直接引人硫尘硝一体化设备进行烟气综合处理而100℃以下的低温部分烟气则可通过布袋除尘器等预除尘处理后作为冷却机的冷空气对热铁矿进行冷却处理冷却后的300~400℃高温废气再汇入硫尘。

硝一体化设备与烧结机中高温部分烟气一同进行250一400℃的脱硫、除尘、脱硝一体化超净处理。净化后烟气可再次经过余热回收后再排人烟囱(如图1所示)。将硫尘硝一体化技术应用于烧结烟气超净处理中有以下优势:

1)能够通过直接利用烧结后的热铁矿余热进行烟气的升温而不需使用额外的加热器等昂贵设备;

2)硫尘硝一体化技术能够将脱硫、除尘、脱硝同步进行高效的超净处理大大简化了工艺并再次节约了设备成本;

3)硫尘硝一体化技术的中高温干态烟气处理工艺,减少了废水等二次污染避免了烟囱腐蚀等问题也有利于净烟气的余热回收利用。

 

 

研究表明烧结烟气中SO2的主要来源于铁矿石中的硫化物、硫酸盐等分解及固体燃料(如煤粉)的燃烧;NOx的主要来源为烧结点火过程、固体燃料燃烧及高温反应阶段。结合烧结工艺可知烧结过程废气污染物成分会随烧结料层分带而不同而燃烧带及干燥预热带很可能是废气中SO2,NOx的主要来源。烧结过程始于机头的高温点火并随台车前进在抽风机作用下由料层表面向下不断进行并于机尾完成。而烧结废气则由料层中抽出至台车下的风箱从而并入集气总管及烟道经处理后排向烟囱。因此通过对不同的风箱进行不同的烟气处理将可能找到烧结烟气更为适合的超低排放工艺。

通过朱廷饪等对某钢铁企业烧结烟气中SO2及NOx浓度沿烧结方向的变化研究及其与济钢集团400m2烧结机、福建省三钢(集团)180m2烧结机测试结果的对比可以发现:SO2与NOx的浓度随烧结机位置的不同而变化中后部烟气SO2浓度高机头浓度几乎为0;NOx浓度沿烧结方向的变化与SO2不同NOx在机头最高而中部及机尾浓度低;同时风箱烟气温度也随烧结方向不同而变化前端和中段温度较低约50~100℃而中段及末端温度较高约100~400℃两者风箱数比例约1:1。

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