鋼鐵行業作為國家,國家對環境保護的要求也越來越嚴格。研究表明,鋼鐵廠各種設備釋放的NOx總量在固定發生源中占第二位,僅次于SO2的排放量。根據歐盟IPPC的調查,燒結煙的NOx排放量約占鋼鐵工廠NOx排放量的一半左右。因此,嚴格控制燒結煙NOx排放量,可有效降低鋼廠NOx排放量。
燒結過程中的NOx主要來源于燒結過程中燃料的燃燒。燒結生產中的燃料分為點火燃料和燒結燃料兩種。一般來說,燃燒中產生的氮氧化物主要是NOT和NO2,這兩者統稱為NOx。燃燒過程中產生的NOx的種類和數量除了與燃料性質有關外,還與燃燒溫度和過量空氣系數等燃燒條件密切相關。
在通常的燃燒溫度下,燃燒產生的NOx中NOw占90%以上,NO2占5%~10%。燒結煙氣中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)在不影響生產的
的前提下,適當優化燃燒過程。以上采用方式不能滿足NOx排放要求時,應考慮建設相應的煙氣脫硝裝置。
從全球來看,燒結煙氣脫硝應用不大。目前,SCR具有較高穩定的脫硝效率,結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越來越受到關注,太鋼、寶鋼湛江等將活性焦炭技術應用于燒結機的煙氣管理,但該技術一級吸附塔時,脫硝效率低,氨逃脫高,且技術流程復雜,投資和運行費用高等問題不經濟。
1.脫硝技術選擇比較
1.1SCR脫硝技術
選擇性催化還原(SCR)技術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)。這是目前國內外應用最成熟的煙霧脫硝技術。其主要反應如下:
4NH3+4NO+O2=4N2+6H2O
8NH3+6NO2=7N2+12H2O
4NH3+2NO2+O2=3N2+6H2O
現有煙氣脫硝工藝中,脫硝效率最高,運用最廣的為SCR 脫硝工藝,但其主要應用于燃煤電廠煙氣處理的高溫SCR,反應溫度要求在320~400℃間,燒結煙氣中需要采用低溫SCR,但其反應溫度仍需要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 脫硝系統主要由還原劑制備系統和脫硝反應系統兩部分組成。
脫硝反應系統由SCR催化反應器、噴氨系統、稀釋空氣供應系統、煙氣加熱、熱交換系統等構成,采用液氨作為還原劑時,還原劑制備系統包括液氨罐、液氨蒸發罐、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,臭氧脫硝工藝的基本機理是,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堰轉化為高價狀態易溶于水的NOx,再通過循環流化床反應器內激烈亂動,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脫落,完成脫硝過程。
臭氧是最強氧化劑之一,在有效轉換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
從以上對比可以看出,臭氧脫硝工藝系統簡單,運行成本略低于低溫SCR脫硝工藝,但運行功耗高,需要穩定的氧氣和冷卻水供應。低溫SCR 脫硝雖然需要煙氣加熱消耗熱能,系統阻力較大,系統復雜,含加熱爐、GGH、SCR 反應器、稀釋風機等設備,且運行成本相較于臭氧脫硝工藝略高,但SCR 脫硝系統穩定,脫硝效率高,可更好的滿足排放指標要求。綜合考慮技術的成熟可靠性、一次性投資、副產品處理、運行成本和現場占地面積等方面進行比較和分析,建議燒煙選擇SCR脫硝技術。
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