燒結煙氣綜合處理技術及其應用
燒結煙氣中不只含有SO2 ,還含有NOx、重金屬、有機物、二噁英等有害成分。鋼鐵企業(yè)中排放的NOx 中約48%來自燒結廠。因此,環(huán)保要求嚴格的國家開發(fā)了脫硫、脫硝、脫二噁英等燒結煙氣綜合處理技術。
1 末端綜合處理技術
末端綜合處理技術是在煙氣排放端增設煙氣凈化設施的技術,主要包括N ID 法、循環(huán)流化床法、MEROS法、活性炭/活性焦吸附法等。
1. 1 N ID法(New Integrated Desulfurization)
該工藝是法國ALSTOM公司研發(fā)的一種集除塵與脫硫于一體的干法脫硫工藝,工藝流程見圖2。
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系統(tǒng)主要包括袋式過濾器、增濕器、顆粒收集和循環(huán)設施、脫硫劑(新制備的消石灰和活性褐煤)添加系統(tǒng)。增濕器置于除塵器下方,其與除塵器相連的入口煙道作為反應器。
將除塵器捕集的灰塵與脫硫劑及水在增濕裝置中混合,使含水量為3% ～7%,然后以流化風為動力,借助煙道負壓進入反應器中與熱態(tài)煙氣反應,之后經(jīng)除塵器,把再次收集的大部分灰塵顆粒送增濕器循環(huán)利用。
此法在安賽樂米塔爾索拉克572m2 燒結機上進行了應用。由于安賽樂米塔爾只要求SO2 的排放濃度低于225mg/m3 ,因此只處理一半煙氣量,脫硫煙氣量為70萬m3 /h。處理結果(見表3)達到了歐盟煙氣排放要求。
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1. 2 奧鋼聯(lián)MEROS法(Maximized Emission Reduction of Sintering)
MEROS法是奧鋼聯(lián)與西門子VA I為應對歐洲環(huán)保要求的不斷提高而聯(lián)合開發(fā)的干法脫硫工藝[ 1 ] 。在該工藝中,燒結尾氣中所含的酸性氣體、有毒重金屬、有機物(包括二噁英)都可被脫除到很低的程度。工藝流程見圖3。
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該工藝主要由氣體調節(jié)反應器、脈沖式布袋過濾器、脫硫劑計量、噴吹設備及粉塵控制回收系統(tǒng)組成。具體流程是把脫硫劑(NaHCO3 或Ca (OH) 2、褐煤焦或活性炭粉)高速(大于30m / s)逆流噴入煙氣流中,隨后在調節(jié)反應器內通過兩相(水、壓縮空氣)氣霧噴嘴噴射水霧冷卻加濕,然后通入脈沖式布袋過濾器去除粉塵(包括一次灰、有機化合物、添加劑和反應產(chǎn)物) ,大部分粉塵返回循環(huán)利用,部分粉塵外排處理。
該工藝于2007年在奧鋼聯(lián)林茨廠進行了工業(yè)化應用,處理煙氣量為100萬m3 /h,結果見表4。馬鋼1號300m2 燒結機今年引進了該技術,該項目建成后,單臺燒結機年脫硫量約為3 500 t。
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1. 3 循環(huán)流化床法(Circulating Fluidized Bed,簡稱CFB)
循環(huán)流化床系統(tǒng)由循環(huán)流化床吸收器、袋式過濾器、粉塵攪拌氣動傳輸裝置以及熟石灰或活性褐煤添加裝置組成。其流程是:先將脫硫劑引入循環(huán)流化床吸收器,在流化狀態(tài)下與通入的煙氣進行脫硫反應,煙氣脫硫后進入布袋除塵器除塵,再由引風機經(jīng)煙囪排出,布袋除塵器除下的物料大部分經(jīng)吸收劑循環(huán)輸送槽返回流化床循環(huán)使用。
德國Lurgi公司、丹麥F. L. SmithMiljo公司和盧森堡PurlWurth均開發(fā)有循環(huán)流化床脫硫方法。其中盧森堡PurlWurth開發(fā)的流化床煙氣脫硫技術直接把水噴進吸收器,將廢氣冷卻至80～120℃。大量粉塵也被從布袋除塵器引入吸收器,所有粉塵連同消石灰與活性褐煤一起分布在整個反應器中,可得到最佳傳熱和傳質效果。該工藝應用于德國迪林根ROGESA燒結廠得到如下效果:粉塵< 10mg/m3 ,SO2 < 500mg/m3 , HCl < 10mg/m3 , HF < 1mg/m3 ,二噁英< 0. 1ng/m3。
我國三明鋼廠2# 180m2 燒結機脫硫應用了國產(chǎn)化的流化床技術。2007年以來,脫硫率大于90%,SO2 平均排放濃度由原來的5 000mg/m3 降低到小于400mg/m3 ,粉塵排放濃度小于50mg/m3。濟鋼、武鋼和攀鋼也選用了循環(huán)流化床法進行煙氣脫硫。其中濟鋼120m2 燒結機脫硫裝置已通過驗收,處理煙氣量為44萬m3 /h;武鋼450m2 燒結機設計處理煙氣量為100萬m3 /h。
1. 4 活性炭/活性焦吸附法
活性炭吸附工藝早期的研究主要集中在日本、德國和美國等。隨著活性炭脫硫技術的不斷成熟和發(fā)展,有很多國家都形成了具有自己特色的活性炭脫硫技術。近年來,又開發(fā)了用綜合強度較高、比表面積較小的活性焦作為吸收劑的技術,降低了損耗,取得了比活性炭更好的效果,利用更廉價的活性焦作吸附劑并能同時脫硫、脫硝、去除重金屬污染物。該法主要由吸附塔和再生塔組成。利用活性炭/活性焦的吸附性及催化性,將煙氣中的SO2 和氮氧化物(通入氨氣)等有害物質以硫酸和銨鹽的形式吸附在活性炭/活性焦孔隙中,通過加熱再生或水洗再
生析出高濃度SO2 或稀硫酸。SO2 氣體可回收加工成硫酸、單質硫等。活性炭再生后循環(huán)使用。但回收硫的設備龐大、造價高,硫酸還原需消耗部分炭。
新日鐵名古屋廠3#燒結機煙氣脫硫使用了活性焦吸附法, 處理煙氣量為90 萬m3 /h, 脫硫率95% ,脫硝率40%,除塵效果較好。該廠的1#和2#燒結機也采用了這種裝置,處理煙氣量為130 萬m3 /h。住友金屬工業(yè)公司的兩臺燒結機于2002年11月建成活性焦處理裝置,脫硫率高達99. 9%以上,脫硝率80%以上,排水很少,不需要進行處理；厥99. 95%以上的高純硫磺和98%的濃硫酸,成為副產(chǎn)品。浦項的兩臺燒結機于2004年應用此法,處理煙氣量為135萬m3 /h。
2 燒結廢氣循環(huán)法綜合處理技術
廢氣循環(huán)法是基于一部分熱廢氣被再次引入燒結過程的原理而開發(fā)的方法。熱廢氣再次通過燒結料層時,其中的二噁英和氮氧化物能夠通過熱分解被部分破壞,硫氧化物和粉塵能夠被部分吸附并滯留于燒結料層中。廢氣中的CO在燒結過程中再次參加還原,還可降低固體燃耗。迄今為止,典型的廢氣循環(huán)利用工藝有EOS ( Emission Op timized Sintering)和LEEP工藝(Low Emission & Energy op timizedsinter Production)等。
EOS工藝已在克魯斯艾莫伊登燒結廠實現(xiàn)工業(yè)化應用。脫硫劑使用活性褐煤。大約50%的燒結廢氣被引入燒結機上的熱風罩內,在燒結過程中,為調整燒結氣體的氧氣含量,鼓入少量新鮮空氣與循環(huán)廢氣混合。因此,僅需對50%的燒結廢氣進行處理使之達到環(huán)保要求；覊m、NOx被減少約45%,二噁英被減少約70%。
LEEP工藝是由德國HKM開發(fā)的,在其燒結機上實現(xiàn)了工業(yè)化。該燒結機設有兩個廢氣管道,一個管道只從機尾處回收熱廢氣,另一個管道回收燒結機前段的冷廢氣。通過噴入活性褐煤來進一步減少剩余的二噁英。燒結機罩的設計不同于EOS裝置。這個罩沒有完全覆蓋燒結機,有意允許一部分空氣漏進來補充氣體中氧含量的不足,這樣就無需額外補給新鮮空氣。
廢氣循環(huán)法既可降低污染物的總放散量,又可以減少總廢氣量,投資和運行成本大大降低。但因燒結過程的氧量減少,使燒結生產(chǎn)率和燒結礦質量受到影響。一般情況下,燒結生產(chǎn)率最多可降低10% , ISO 轉鼓強度降低10% , 固體燃耗可節(jié)約10% ,燒結礦FeO含量有所增加,燒結礦粒度減小。但是,若生產(chǎn)堿度大于2. 0的燒結礦,對燒結生產(chǎn)率和冷態(tài)強度的影響較小。
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