燒結(jié)煙氣中不只含有SO2 ,還含有NOx、重金屬、有機(jī)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(jié)廠。因此,環(huán)保要求嚴(yán)格的國家開發(fā)了脫硫、脫硝、脫二噁英等燒結(jié)煙氣綜合處理技術(shù)。

1　末端綜合處理技術(shù)

末端綜合處理技術(shù)是在煙氣排放端增設(shè)煙氣凈化設(shè)施的技術(shù),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。

系統(tǒng)主要包括袋式過濾器、增濕器、顆粒收集和循環(huán)設(shè)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(yīng)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(fēng)為動(dòng)力,借助煙道負(fù)壓進(jìn)入反應(yīng)器中與熱態(tài)煙氣反應(yīng),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(jié)機(jī)上進(jìn)行了應(yīng)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(jié)果(見表3)達(dá)到了歐盟煙氣排放要求。

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(yīng)對(duì)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(jié)尾氣中所含的酸性氣體、有毒重金屬、有機(jī)物(包括二噁英)都可被脫除到很低的程度。工藝流程見圖3。

該工藝主要由氣體調(diào)節(jié)反應(yīng)器、脈沖式布袋過濾器、脫硫劑計(jì)量、噴吹設(shè)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(diào)節(jié)反應(yīng)器內(nèi)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(jī)化合物、添加劑和反應(yīng)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(jìn)行了工業(yè)化應(yīng)用,處理煙氣量為100萬m3 /h,結(jié)果見表4。馬鋼1號(hào)300m2 燒結(jié)機(jī)今年引進(jìn)了該技術(shù),該項(xiàng)目建成后,單臺(tái)燒結(jié)機(jī)年脫硫量約為3 500 t。

1. 3　循環(huán)流化床法(Circulating Fluidized Bed,簡(jiǎn)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(dòng)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(jìn)行脫硫反應(yīng),煙氣脫硫后進(jìn)入布袋除塵器除塵,再由引風(fēng)機(jī)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(shù)直接把水噴進(jìn)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(gè)反應(yīng)器中,可得到最佳傳熱和傳質(zhì)效果。該工藝應(yīng)用于德國迪林根ROGESA燒結(jié)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(jié)機(jī)脫硫應(yīng)用了國產(chǎn)化的流化床技術(shù)。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(jì)鋼、武鋼和攀鋼也選用了循環(huán)流化床法進(jìn)行煙氣脫硫。其中濟(jì)鋼120m2 燒結(jié)機(jī)脫硫裝置已通過驗(yàn)收,處理煙氣量為44萬m3 /h;武鋼450m2 燒結(jié)機(jī)設(shè)計(jì)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(shù)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(shù)。近年來,又開發(fā)了用綜合強(qiáng)度較高、比表面積較小的活性焦作為吸收劑的技術(shù),降低了損耗,取得了比活性炭更好的效果,利用更廉價(jià)的活性焦作吸附劑并能同時(shí)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(zhì)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(zhì)硫等?；钚蕴吭偕笱h(huán)使用。但回收硫的設(shè)備龐大、造價(jià)高,硫酸還原需消耗部分炭。

新日鐵名古屋廠3#燒結(jié)機(jī)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(jié)機(jī)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(tái)燒結(jié)機(jī)于2002年11月建成活性焦處理裝置,脫硫率高達(dá)99. 9%以上,脫硝率80%以上,排水很少,不需要進(jìn)行處理?；厥?9. 95%以上的高純硫磺和98%的濃硫酸,成為副產(chǎn)品。浦項(xiàng)的兩臺(tái)燒結(jié)機(jī)于2004年應(yīng)用此法,處理煙氣量為135萬m3 /h。

2　燒結(jié)廢氣循環(huán)法綜合處理技術(shù)

廢氣循環(huán)法是基于一部分熱廢氣被再次引入燒結(jié)過程的原理而開發(fā)的方法。熱廢氣再次通過燒結(jié)料層時(shí),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(jié)料層中。廢氣中的CO在燒結(jié)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(jié)廠實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。脫硫劑使用活性褐煤。大約50%的燒結(jié)廢氣被引入燒結(jié)機(jī)上的熱風(fēng)罩內(nèi),在燒結(jié)過程中,為調(diào)整燒結(jié)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(duì)50%的燒結(jié)廢氣進(jìn)行處理使之達(dá)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(jié)機(jī)上實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化。該燒結(jié)機(jī)設(shè)有兩個(gè)廢氣管道,一個(gè)管道只從機(jī)尾處回收熱廢氣,另一個(gè)管道回收燒結(jié)機(jī)前段的冷廢氣。通過噴入活性褐煤來進(jìn)一步減少剩余的二噁英。燒結(jié)機(jī)罩的設(shè)計(jì)不同于EOS裝置。這個(gè)罩沒有完全覆蓋燒結(jié)機(jī),有意允許一部分空氣漏進(jìn)來補(bǔ)充氣體中氧含量的不足,這樣就無需額外補(bǔ)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(yùn)行成本大大降低。但因燒結(jié)過程的氧量減少,使燒結(jié)生產(chǎn)率和燒結(jié)礦質(zhì)量受到影響。一般情況下,燒結(jié)生產(chǎn)率最多可降低10% , ISO 轉(zhuǎn)鼓強(qiáng)度降低10% , 固體燃耗可節(jié)約10% ,燒結(jié)礦FeO含量有所增加,燒結(jié)礦粒度減小。但是,若生產(chǎn)堿度大于2. 0的燒結(jié)礦,對(duì)燒結(jié)生產(chǎn)率和冷態(tài)強(qiáng)度的影響較小。

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