大气治理

烧结烟气脱硫脱硝的应用与发展

2020-03-11 13:24:30 科学与技术 作者:吕后斌 汪一楠

摘要:大气污染物烟尘是造成雾霾的原因,SO2,SO3,NO2等是造成酸雨的主要原因,因此脱硫脱硝是控制大气污染的必要措施。从除尘到脱硫脱硝体现了人们对污染物的重视。不同国家对煤气污染物的控制水平不同。发达国家在20世纪六七十年代开始开发并将脱硫技术应用在燃气锅炉。当今主流技术的核心均为钙基化合物与SO2生成石膏。该工艺成熟,但不能完全利用石膏从而造成二次污染,脱硫后温度低不利于排烟,不能同时脱出其他污染物,且耗水量大。烟气脱硝应用较多的选择性催化还原法(SCR),而选择性非催化还原法(SNCR)脱硝效率并不高,难以满足现行排放标准。SCR达到90%以上的效率,是发达国家目前采用的主要方法。

1烟气脱硫脱硝技术

1.1脱硫技术

在烧结之后产生的尾气中,含有大量的SO2,对于这部分存在的SO2,最好的治理控制方法有三种:第一种是吸收控制方法、第二种是吸附控制方法、第三种是低硫原燃料使用控制方法。在国际上,有10多种烧结尾气脱硫方法服务于工业,我们可以按照脱硫产物的实际形态进行以下划分:第一个是湿法、第二个是干法、第三个是半干法。在合理处理烧结烟气的过程中,湿法脱硫工艺有石灰-石膏法和氨法应用非常的广泛有效。湿法脱硫工艺有石灰-石膏法和氨法在实际应用烧结厂生产的过程中,和歌山烧结厂、鹿岛烧结厂、千叶烧结厂、水岛烧结厂、小仓烧结厂。其对应的实际脱硫效率达到了95.00%。其为5%~15%的CaCO3浆液吸收剂或者是5%~15%的Ca(OH)2浆液吸收剂,在采取鼓泡塔技术或者是采取喷淋塔技术的基础上,冷却烟气,达到增湿的效果,其通过石灰石浆液完成含有的SO2的吸收,其作用之后产生的副产品石膏,可以回收再一次利用。还存在一种常用的湿法,那就是氨硫铵法。这个方法在实际工作中应用还是非常的广泛的。例如:在日本京滨制铁,其选择实施的是焦化氨水,这个脱硫剂的使用,可以发挥以废治废的目的。

1.2脱硝技术

大部分发达国家非常的重视NOx污染方面的研究,所以其起步非常的早。所以在工业上,已经存在大部分的控制技术得到了有效的应用。其中最具代表性的是日本以及欧洲国家,其选择的都是选择性催化还原系统(SCR)方法,这里存在的氮氧化物,可以达到非常明显的去除率,达到了70.00%。在美国地区,其选择使用的是非催化还原系统(SNCR)的方法完成系统的改进,其明显的改善了氮氧化物去除率,达到了80.00%。首先,选择性的催化还原方法。20世纪70年代,在日本,选择性的催化还原法烧结废气脱硝技术得到了明显的发展。基于含氧气氛这个条件来说,还原剂优先与废气中NOx反应的催化过程称为选择性的催化还原方法。在一定温度和催化剂的作用下,SCR所存在的化学反应主要产生的是NH3,其会将烟气中所存在的NOx进行还原,得到N2,与此同时还能生成水。催化的作用是降低NOx分解反应的活化能,使其反应温度降低,最小为15°,最大为45°。催化剂的外表面积和微孔特性在很大程度上决定了催化剂的反应活性。这个方法得到的NOx脱除率非常的明显,达到了70.00%。其次,选择性的非催化还原方法。选择性非催化还原法也是一项比较成熟的技术,1974年在日本首次投入商业应用。选择性的非催化还原方法是在900~1100,无催化剂存在的条件下,利用氨或尿素等氨基还原剂选择性地将烟气中的NOx还原为N2,同时还可以将其还原为H2O,在上市后的基础上,基本上不会跟烟气中所存在的氧气产生什么反应作用。选择适宜的温度区间在选择性的非催化还原方法的应用中是至关重要的,对氨来说,对其最佳的一个反应温度区间大小来说,最小为87°,最大为110°,但是,尿素存在的最佳反应温度区间最小为90°~115°1炭基材料在脱硫脱硝上的应用国内外许多实验证明炭基材料(活性炭,性焦,碳纤维)是最有潜力的低温干法脱硫吸附催化剂。活性炭的吸附性质是应用在脱硫脱硝中的首要性质。由于活性炭含有像石墨晶粒却无规则地排列的微晶。微晶被活化之后会产生大小形状都不一样的微孔。这些微孔的体积虽然只有0.25~0.90mL/g,但是微孔的个数达到1020个/g,足以扩大它的表面积,这些微孔的表面积为500~1500m2/g,BET法测出来的也有3500~5000m2/g的。微孔中包含了活性炭几乎95%以上的表面积,因此,除了有些大分子外,活性炭吸附性能的高低主要取决于微孔。

2脱硫脱硝在的应用

2.1 干法脱硫工艺技术

在经过不断的优化之后,这一项基础已经形成了多种形式。现阶段,我们主要应用的主要有光催化法、电晕放电法、电子束照射法以及烟气干粉脱硫技术。以烟气干粉脱硫技术为例,这一技术在烟气净化方面有着良好的效果,并且其应用范围也非常的广泛。具体来说,SOx在经过生成后,会随着烟气进入余热锅炉尾气系统,在烟气经过烟道的同时均匀的喷撒200目的石灰粉,石灰粉会与烟气中的SOx进行反应,从而达到脱硫目的,最后通过布袋除尘器进行捕捉避免排入大气污染环境,进而达到环保的作用。在这里需要我们指出的是,这一技术也是存在着一定的弊端的,例如;需要消耗大量的资源,脱硫效果不明显,设备可靠性价差等等。

2.2 湿式脱硫工艺技术

湿式脱硫工艺技术主要包括两个个方面的内容:首先是湿法脱硫技术,借助高速旋转雾化器在反应塔中对石灰浆的高速雾化,最大的增加了与烟气的反应接触面积,进而对烟气中的SOx进行中和反应。在这一过程当中,氢氧化钙溶液(微小石灰浆雾滴)与其充分反应形成CaSOx沉降捕捉。最后是CombiNOx工艺,作为一项新兴的工艺技术,由于碳酸钙自身有着较强的吸附性能,因而也就能够吸附一些二氧化硫,同时在反应的过程当中,还能够在很大程度上提升亚硫酸根离子等物质和水的溶解速度,这样一来,脱硫效率也就得到了明显的提升。

2.3SNCR/SCR脱硝技术

应用SNCR脱硝技术能够将氮氧化物有效的去除掉。在这一过程当中,氮氧化物主要是利用SNCR雾化喷射,在炉内燃烧密相区850~1100℃进行还原反应,达到脱硝效果,反应式NO+CO(NH2)2+?O2→2N2+CO2+H2O。而SCR脱硝技术,则是通过喷射氨水或其他还原剂,利用催化剂加工烟气中的NOx转化为N2和H2O,通常涉及使用无水液态氨或氨水溶液在300-400℃之间反应,其反应式4NO+4NH3+O2→3N2+6H2O/6NO+4NH3→5N2+6H2O。这一技术和其他技术相比较而言,不仅成本非常的低,而且对于空间方面的要求不高,限制性较低。但是,在这里需要我们指出的是,这一技术也是存在着一定的不足的,其去除效果和其他技术相比较而言,略有差别。

结论

综上所述,随着我国钢铁工业的有效发展,并且随着环保政策的有效落实跟贯彻。所以需要日益发展以及重视烧结烟气脱硫技术的发展,并且正确实现我国烟气脱硫新局面以及新趋势的开设。但是现阶段我国国内烧结烟气脱硫装置还存在明显的运行稳定性,并且其适宜性非常的明显,但是还是需要得到进一步的针对验证,但是,在分析实际情况的基础上得到,現阶段我国钢铁企业烧结烟气脱硫技术已经得到了非常稳步的推进发展。并且随着环保产业的有效发展壮大,我国的脱硫技术将会更加的显著,在降低相关投资费用的基础上,还可以从根本上实现设备国产化率的改善,并且促使副产物实现资源化发展。

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