钢铁行业作为国家,国家对环境保护的要求也越来越严格。研究表明,钢铁厂各种设备释放的NOx总量在固定发生源中占第二位,仅次于SO2的排放量。根据欧盟IPPC的调查,烧结烟的NOx排放量约占钢铁工厂NOx排放量的一半左右。因此,严格控制烧结烟NOx排放量,可有效降低钢厂NOx排放量。
烧结过程中的NOx主要来源于烧结过程中燃料的燃烧。烧结生产中的燃料分为点火燃料和烧结燃料两种。一般来说,燃烧中产生的氮氧化物主要是NOT和NO2,这两者统称为NOx。燃烧过程中产生的NOx的种类和数量除了与燃料性质有关外,还与燃烧温度和过量空气系数等燃烧条件密切相关。
在通常的燃烧温度下,燃烧产生的NOx中NOw占90%以上,NO2占5%~10%。烧结烟气中NOx的浓度比较低,一般为140~500mg/Nm3。钢厂在制定NOx减排方案时,首先要从源头降低烟气中NOx的产生,主要用以下两种方法控制:1)可以选择低n率的燃料和原料2)在不影响生产的
的前提下,适当优化燃烧过程。以上采用方式不能满足NOx排放要求时,应考虑建设相应的烟气脱硝装置。
从全球来看,烧结烟气脱硝应用不大。目前,SCR具有较高稳定的脱硝效率,结烟气脱硝处理装置主要采用低温SCR。随着新型脱硫脱硝一体化技术越来越受到关注,太钢、宝钢湛江等将活性焦炭技术应用于烧结机的烟气管理,但该技术一级吸附塔时,脱硝效率低,氨逃脱高,且技术流程复杂,投资和运行费用高等问题不经济。
1.脱硝技术选择比较
1.1SCR脱硝技术
选择性催化还原(SCR)技术主要存在一定温度和催化剂的情况下,将还原剂NH3放入烟中,将烟中的NOx还原为无害氮(N2)和水(H2O)。这是目前国内外应用最成熟的烟雾脱硝技术。其主要反应如下:
4NH3+4NO+O2=4N2+6H2O
8NH3+6NO2=7N2+12H2O
4NH3+2NO2+O2=3N2+6H2O
现有烟气脱硝工艺中,脱硝效率最高,运用最广的为SCR 脱硝工艺,但其主要应用于燃煤电厂烟气处理的高温SCR,反应温度要求在320~400℃间,烧结烟气中需要采用低温SCR,但其反应温度仍需要200~280℃,为了避免烟气中粉尘及高浓度SO2对催化剂引起的中毒堵塞,通常布置在脱硫装置之后,并配有烟气加热装置,其典型SCR 脱硝系统主要由还原剂制备系统和脱硝反应系统两部分组成。
脱硝反应系统由SCR催化反应器、喷氨系统、稀释空气供应系统、烟气加热、热交换系统等构成,采用液氨作为还原剂时,还原剂制备系统包括液氨罐、液氨蒸发罐、氨缓冲罐、氨缓冲罐、废泵和废池等。
1.2臭氧脱硝工艺
烟气中氮氧化物主要为NO,NO糠溶于水,不易被吸收反应,臭氧脱硝工艺的基本机理是,通过额外添加的脱硝剂氧化作用,将烟气中不易溶于水的NO堰转化为高价状态易溶于水的NOx,再通过循环流化床反应器内激烈乱动,具有巨大表面积的吸附剂颗粒作为载体,将高价NOx和钙基吸收剂迅速反应脱落,完成脱硝过程。
臭氧是最强氧化剂之一,在有效转换NOute到高价格的过程中不会留下二次污染物。
NO+O3→NO2+O2(1)
NO2+O3→NO3+O2(2)
NO3+NO2→N2O5(3)
3NO2+H2O+Ca(OH)2→Ca(NO3)2(4)
2.总结
从以上对比可以看出,臭氧脱硝工艺系统简单,运行成本略低于低温SCR脱硝工艺,但运行功耗高,需要稳定的氧气和冷却水供应。低温SCR 脱硝虽然需要烟气加热消耗热能,系统阻力较大,系统复杂,含加热炉、GGH、SCR 反应器、稀释风机等设备,且运行成本相较于臭氧脱硝工艺略高,但SCR 脱硝系统稳定,脱硝效率高,可更好的满足排放指标要求。综合考虑技术的成熟可靠性、一次性投资、副产品处理、运行成本和现场占地面积等方面进行比较和分析,建议烧烟选择SCR脱硝技术。
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