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  烧结脱硝工艺在废气处理中究竟该如何选择

发布时间:2020-05-27 10:53      点击:

 
 
钢铁行业作为国家工业的一个重要部分,国家对其环保要求也日益严格。研究表明,钢铁厂中各种设备放出的NOx 总量在固定发生源中占第二位,仅次于SO2的排放量。据欧盟IPPC 调查显示烧结烟气NOx 排放约占钢铁厂NOx 排放总量的一半左右。因此,对烧结烟气NOx 排放量的严格控制可有效降低钢厂NOx 的排放量。
 
烧结过程中的NOx 主要来源于烧结过程中燃料的燃烧。烧结生产中的燃料分为点火燃料和烧结燃料两种。一般情况下,燃烧过程中产生的氮氧化物主要是NO 和NO2,这二者统称为NOx。燃烧过程中产生的NOx 的种类和数量除了与燃料性质相关外,还与燃烧温度和过量空气系数等燃烧条件密切相关。
 
在通常的燃烧温度下,燃烧产生的NOx 中NO 占90%以上,NO2占5%~10%。烧结烟气中NOx 的浓度相对较低,一般在140~500mg/Nm3。钢厂在制定NOx 减排方案时,应首先从源头上降低烟气中NOx 的产生,主要通过以下两种方式进行控制:1)可选择低N 含量的燃料和原料;2)在不影响生产的
 
前提下,对燃烧过程进行适当优化调整。如以上采用方式仍无法满足NOx 排放要求,则应考虑建设相应的烟气脱硝装置。
 
从世界范围看,烧结烟气脱硝应用不多。目前,SCR 具有较高而且稳定的脱硝效率,烧結烟气脱硝处理装置主要采用低温SCR。随着新型的脱硫脱硝一体化工艺受到越来越高的关注,太钢、宝钢湛江等将活性焦工艺应用烧结机的烟气治理上,但该工艺一级吸附塔时,脱硝效率较低、氨逃逸高,且同样存在工艺流程复杂,投资及运行费用高等问题,并不经济。
 脱硝工艺选择对比
 
1 SCR 脱硝工艺
 
选择性催化还原(SCR)工艺主要是在一定温度和催化剂存在的情况下,向烟气中通入还原剂NH3,将烟气中的NOx还原为无害的氮气(N2)和水(H2O)。它是目前国内外应用最为成熟的烟气脱硝工艺。其主要反应如下:
 
4NH3+4NO+O2=4N2+6H2O
 
8NH3+6NO2=7N2+12H2O
 
4NH3+2NO2+O2=3N2+6H2O
 
现有烟气脱硝工艺中,脱硝效率最高,运用最广的为SCR 脱硝工艺,但其主要应用于燃煤电厂烟气处理的高温SCR,反应温度要求在320~400℃间,烧结烟气中需要采用低温SCR,但其反应温度仍需要200~280℃,为了避免烟气中粉尘及高浓度SO2对催化剂引起的中毒堵塞,通常布置在脱硫装置之后,并配有烟气加热装置,其典型SCR 脱硝系统主要由还原剂制备系统和脱硝反应系统两部分组成。
 
脱硝反应系统由SCR 催化反应器、喷氨系统、稀释空气供应系统、烟气加热、换热系统等所组成,采用液氨做还原剂时,还原剂制备系统包括液氨储罐、液氨蒸发槽、氨气缓冲槽、氨气稀释槽、废水泵和废水池等。
 
2 臭氧脱硝工艺
 
烟气中氮氧化物主要为NO,NO 难溶于水,难以被吸收反应,臭氧脱硝技术的基本机理是,通过额外添加的脱硝剂的氧化作用,将烟气中难溶于水的NO 转化为高价态易溶于水的NOx,再以循环流化床反应器内激烈湍动的、拥有巨大的表面积的吸附剂颗粒作为载体,将高价NOx 与钙基吸收剂快速反应脱除,完成脱硝过程。
 
臭氧是最强氧化剂之一,高效转化NO 至高价态的过程中不遗留任何二次污染物。
 
NO+O3→NO2+O2(1)
 
NO2+O3→NO3+O2(2)
 
NO3+NO2→N2O5(3)
 
3NO2+ H2O + Ca(OH)2→Ca(NO3)2(4)
 
3 脱硝工艺对比选择
 
为了便于对比、选择,现将两种脱硝工艺路线技术进行技术、经济对比如下:
 
1) 技术性分析比较
 
 
1)经济性分析比较
 
 
从以上对比可以看出,臭氧脱硝工艺系统简单、运行成本略低于低温SCR 脱硝工艺,但运行电耗较高,且需要有稳定的氧气及冷却水供应。低温SCR 脱硝虽然需要烟气加热消耗热能,系统阻力较大,系统复杂,含加热炉、GGH、SCR 反应器、稀释风机等设备,且运行成本相较于臭氧脱硝工艺略高,但SCR 脱硝系统稳定,脱硝效率高,可更好的满足排放指标要求。综合考虑技术的成熟可靠性、一次性投资、副产物处理、运行成本及现场占地等方面进行比较和分析,烧结烟气建议选择SCR 脱硝工艺。

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