燒結煙氣脫硝技術進展與應用現狀-污水處理工程設計
2023年05月26日 08:18:06
來源：山東中科貝特環保裝備股份有限公司 >> 進入該公司展臺
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北極星環保網訊:摘要：近年來，我國氮氧化物的排放量持續上升，對生態環境造成嚴重威脅，人們必須切實加強氮氧化物的排放控制。其中，燒結煙氣的氮氧化物排放控制已成為鋼鐵行業污染治理的重中之重，開發并運用科學、高效的脫硝技術迫在眉睫。本文介紹了選擇性催化還原法、臭氧氧化法、活性焦法三種主流燒結煙氣脫硝技術，結合原理、優缺點等方面進行分析，為燒結煙氣脫硝工藝的選擇提供借鑒。隨著中國經濟的持續發展，我國大氣污染物的排放量也持續增加，其中氮氧化物已成為主要控制的污染物之一。在鋼鐵行業中，氮氧化物大多產生于燒結工藝。根據發布的《鋼鐵燒結、球團工業大氣污染物排放標準》(征求意見稿)，“大氣污染物特別排放限值”中的氮氧化物排放限值由300mg/m3調整至100mg/m3。由此可見，燒結煙氣的氮氧化物排放控制已成為鋼鐵行業污染治理的重中之重。同時，針對鋼鐵行業，開發并運用合理的脫硝技術已迫在眉睫。1氮氧化物的產生燒結物料的燃燒過程促成了NOx的產生，其生成的方式主要有以下三種：一是燃料型NOx。燒結過程中，含氮化合物在燃燒過程中發生熱分解并被氧化生成NOx。燃料型NOx主要與燒結燃料特性、燒結溫度等因素有關。二是熱力型NOx，此部分是由空氣中的氮氣在高溫條件下氧化生成，當溫度高于1500℃時，熱力型NOx生成量顯著增加。三是快速性NOx，即在高溫火焰中，空氣過剩系數較小且點火溫度較低的條件下，燃料中的碳氫化合物與空氣中的氮氣發生快速反應而形成NOx。煙氣中的氮氧化物主要為NO和NO2，實驗數據表明，NO占燒結煙氣中NOx的比例不低于94%，燃料型NOx占煙氣中NOx總量的比例不低于80%。根據燒結煙氣中氮氧化物的產生途徑，人們可以采取以下三種方法來控制氮氧化物的產生。一是燃燒前控制，即對燒結原料中含氮量的控制。最直接有效節能減排的控制方法是選用含氮量較低的焦粉作為燒結燃料，而這增加了選煤難度。有研究表明，在燒結料中提高石灰石和生石灰的比例或提高褐鐵礦、半褐鐵礦的使用比例均可減少NOx的形成。二是燃燒過程控制，常用的方法有低氧燃燒、分級燃燒法、煙氣循化燃燒法由于燒結過程需要保持特定的溫度以及氧濃度，一般不選用低氧燃燒和分級燃燒法，而選用煙氣循環燃燒法以保證燒結礦的質量。三是燃燒后控制，即末端控制，通過采用煙氣脫硝技術手段，以減少排放煙氣中的氮氧化物濃度。對于大型鋼鐵企業的燒結生產工藝，單純通過燃料和燒結過程的控制來達到氮氧化物的減排已不能滿足日益嚴格的排放標準要求，開發高效、經濟、實用的燒結煙氣脫硝技術已成為我國鋼鐵行業燒結煙氣氮氧化物減排的發展趨勢。2煙氣脫硝技術2.1選擇性催化還原法(SCR)選擇性催化還原法是目前較為成熟的高效脫硝技術，該方法廣泛應用于電廠行業。由于鋼鐵行業燒結煙氣溫度一般在120℃～180℃，而SCR催化劑的反應溫度一般在320℃～400℃，因此不能照搬電廠行業的SCR工藝，需要對燒結煙氣進行補熱以滿足反應溫度。結合燒結煙氣特點，對工藝優化和創新，并設置燒結煙氣選擇性催化還原(SCR)脫硝工藝系統，其工藝流程如圖1所示。燒結煙氣脫硝技術進展與應用現狀-污水處理工程設計燒結煙氣經電除塵后，通過引風機加壓進入SCR反應系統，燒結煙氣進入脫硝反應器之前，經過煙氣換熱器(GGH)初步預熱，充分利用反應器出口煙氣的高溫對低溫燒結煙氣進行傳熱升溫。GGH設置蒸汽吹灰器和循環水沖洗裝置，以保證空氣預熱器正常穩定運行。初步預熱后的燒結煙氣進入煙道燃燒器進一步升溫至催化劑活性溫度(320℃～450℃)。燃燒器內的燃料一般選用熱值較高的焦爐煤氣。加熱后的燒結煙氣流經氨噴射格柵，在氨噴射格柵內，經氨氣/空氣混合器按一定比例混合后的氨氣噴入燒結煙氣中，隨燒結煙氣進入頂部煙道，頂部煙道設有導流分配裝置，使煙氣均勻平穩地通過反應器催化劑層。在催化劑的作用下，NH3與煙氣中的NOx進行反應，轉換成N2和H2O，最終達到脫硝的目的。該技術在電廠領域應用成熟，脫硝效率高，無需廢水處理工藝，但需要對燒結煙氣進行預熱，所以能耗和運行成本較高。該技術在韓國浦項制鐵、中國臺灣中國鋼鐵公司、中國臺灣中龍鋼鐵公司有所應用，內地暫無實施案例。中國臺灣中鋼公司的三座燒結機采用該工藝，其中550m2燒結機，脫硝成本接近12元/t燒結礦[3]。由此可見，研發適合燒結煙氣脫硝的低溫催化劑對于成本控制的重要性。
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