隨著(zhù)近兩年鋼鐵行業(yè)和火電廠(chǎng)的大規模建設, 對環(huán)保提出了新的挑戰。鋼鐵行業(yè)是重要的基礎產(chǎn)業(yè),又是高能耗、高排放、增加環(huán)境負荷源頭的行業(yè)。鋼鐵生產(chǎn)在其熱加工過(guò)程中消耗大量的燃料和礦石,同時(shí)排放大量的空氣污染物。1996年鋼鐵工業(yè)二氧化硫(SO2) 排放量為97.8萬(wàn)t,占工業(yè)SO2排放量的7. 5%,僅次于電力、煤氣、熱水的生產(chǎn)供應業(yè)和化工原料及化學(xué)制品制造業(yè),居第3位。燒結工藝過(guò)程產(chǎn)生的SO2排放量約占鋼鐵企業(yè)年排放量40%～60%,控制燒結機生產(chǎn)過(guò)程O(píng)2的排放,是鋼鐵企業(yè)SO2污染控制的重點(diǎn)。隨著(zhù)燒結礦產(chǎn)量大幅度增加和燒結機的大型化發(fā)展, 單機廢氣量和SO2排放量隨之增大,控制燒結機煙氣SO2污染勢在必行。國外已投巨資對此進(jìn)行治理,甚至關(guān)閉了燒結廠(chǎng)。目前我國在燒結煙氣SO2脫除方面基本上還處于空白,僅有幾個(gè)小型燒結廠(chǎng)上了脫硫除塵器設施,而以燒結礦為主要原料的煉鐵生產(chǎn)又不允許大量關(guān)閉燒結廠(chǎng)。因此,對燒結煙氣進(jìn)行脫除處理是滿(mǎn)足今后日益嚴格的環(huán)保要求的選擇。目前的關(guān)鍵是借鑒國外的*經(jīng)驗,開(kāi)發(fā)應用適合我國燒結特點(diǎn)的*脫硫除塵設備工藝。
1. 燒結煙氣SO2主要控制技術(shù) 目前,對燒結煙氣SO2排放控制的方法有:
1)低硫原料配入法; 2)高煙囪稀釋排放; 3)煙氣脫硫法。
1. 1 低硫原料配入法
燒結煙氣中的SO2的來(lái)源主要是鐵礦石中的FeS2或FeS、燃料中的S(有機硫、FeS2或FeS)與氧反應產(chǎn)生的,一般認為S 生成SO2的比率可以達到85%～95%. 因此,在確定燒結原料方案時(shí),適當地選擇配入含硫低的原料,從源頭實(shí)現對SO2排放量的控制,是一種簡(jiǎn)單易行有效的措施。
該法因對原料含硫要求嚴格,使其來(lái)源受到了一定的限制,燒結礦的生產(chǎn)成本也會(huì )隨著(zhù)低硫原料的價(jià)格上漲而增加。就目前原料短缺的現狀來(lái)看, 此法難以全面推廣應用。
1. 2 高煙囪稀釋排放
燒結煙氣中SO2的質(zhì)量濃度一般在1000～3000 mg/m3且煙氣量大,若回收在經(jīng)濟上投資較大,故大多數仍以高煙囪排放為主,如美國煙囪高達360m.
我國鋼廠(chǎng)燒結機除塵設備廠(chǎng)目前采用低含硫原料、燃料,燒結煙氣經(jīng)200m高煙囪排放,SO2大落地質(zhì)量濃度在0. 017mg/m3以下。寶鋼的燒結廠(chǎng)采用200 m高煙囪稀釋排放。這種方法簡(jiǎn)單易行,又比較經(jīng)濟。從長(cháng)遠來(lái)看,高煙囪排放僅是一個(gè)過(guò)渡。但在當時(shí)條件下,采用高煙囪稀釋排放作為控制SO2 污染的手段是正確的。
1. 3 煙氣脫硫法
低硫原料配入法和高煙囪排放簡(jiǎn)單易行,又較經(jīng)濟。但我國SO2的控制是排放濃度和排放總量雙重控制,因此,為根本消除SO2污染,煙氣脫硫技術(shù)在燒結廠(chǎng)的應用勢在必行。
煙氣脫硫是控制燒結煙氣中SO2污染有效的方法。目前世界上研發(fā)的煙氣脫硫技術(shù)有200多種,進(jìn)入大規模商業(yè)應用的只有10余種,我國也先后引進(jìn)了不同的脫硫裝置主要用于火電廠(chǎng),而國內用于燒結煙氣脫硫的技術(shù)進(jìn)展較慢。國內僅有幾個(gè)小燒結上了脫硫設施。如廣鋼2臺24平燒結機采用雙堿法工藝,臨汾鋼廠(chǎng)利用燒結煙氣處理焦化廢水等,因脫硫設施或多或少存在一些問(wèn)題,所以運行也不正常。
2. 燒結煙氣的特點(diǎn) 燒結煙氣是燒結混合料點(diǎn)火后,隨臺車(chē)運行,在高溫燒結成型過(guò)程中所產(chǎn)生的含塵廢氣。它與其他環(huán)境含塵氣體有著(zhù)明顯的區別,其主要特點(diǎn)是:
1) 煙氣量大,每生產(chǎn)1t燒結礦大約產(chǎn)生4000～6000m3煙氣。
2) 煙氣溫度較高,隨工藝操作狀況的變化,煙氣溫度一般在150 ℃上下。
3) 煙氣挾帶粉塵多。
4) 含濕量大。為了提高燒結混合料的透氣性, 混合料在燒結前加適量的水制成小球,所以含塵煙氣的含濕量較大,按體積比計算,水分含量在 10 %左右。
5) 含有腐蝕性氣體。高爐煤氣點(diǎn)火及混合料的燒結成型過(guò)程,均將產(chǎn)生一定量的SOx,NOx,它們遇水后將形成酸,對金屬結構會(huì )造成腐蝕。
6) 含SO2濃度較低,根據原料和燃料差異而變化,一般在1000～3000 mg/m3 .
3. 燒結煙氣脫硫技術(shù)
3. 1 技術(shù)現狀分析
燒結煙氣脫硫的研究,日本居于地位, 按照嚴格的環(huán)境保護標準,在上世紀70年代建設的大型燒結廠(chǎng)采用了燒結煙氣脫硫法,脫硫工藝多為濕式吸收法。80年代以后,主要采用鋼渣石膏法、氨硫銨法、活性焦吸附法、電子束照射法等。
鋼渣石膏法是利用轉爐廢渣研磨制成的漿液為脫硫劑,產(chǎn)品為低濃度石膏。該法脫硫效率高、投資省。利用了廢渣,但易結垢、產(chǎn)品不能利用。
氨硫銨法脫硫工藝是利用焦化廠(chǎng)產(chǎn)生的氨氣, 脫除燒結煙氣中的SO2 . 該法脫硫效率高,副產(chǎn)品可利用。但存在氨損、副產(chǎn)物穩定化、副產(chǎn)品品質(zhì)、副產(chǎn)品的市場(chǎng)化等問(wèn)題。
活性焦吸附法煙氣脫硫在脫除SO2的同時(shí),能不同程度脫除廢氣中的HCl 、HF等有害氣體;裝置占地面積較小;副產(chǎn)品經(jīng)綜合加工后可利用。但存在運行成本高、設備龐大且造價(jià)高、腐蝕問(wèn)題突出、硫資源回收處理等外圍系統復雜、系統長(cháng)期運行穩定性差等問(wèn)題。
電子束法煙氣脫硫能同時(shí)脫硫脫硝,過(guò)程簡(jiǎn)單, 不產(chǎn)生廢水廢渣,副產(chǎn)品可用作化肥。但系統的性差,運行成本高,電子加速器價(jià)格昂貴,脫硫產(chǎn)物難以有效捕集及利用,應用范圍受到限制。
3. 2 密相干塔煙氣脫硫技術(shù)
密相干塔煙氣脫硫技術(shù)是北京科技大學(xué)環(huán)境工程中心針對我國國情開(kāi)發(fā)的一種*的半干法煙氣脫硫技術(shù),具有脫硫效率高、投資運行費用低、可靠性高、占地面積小、無(wú)廢水產(chǎn)生、副產(chǎn)物易處理等優(yōu)點(diǎn)。在歐洲,已有20多家相當規模的電站鍋爐、工業(yè)鍋爐和工業(yè)爐窯工業(yè)化應用了該技術(shù)。
3. 2. 1工藝過(guò)程
該工藝的原理是利用干粉狀的鈣基脫硫劑,與密相干塔及布袋除塵器除下的大量循環(huán)灰一起進(jìn)入加濕器內進(jìn)行增濕消化,使混合灰的水分含量保持在3%到5%之間,加濕后的循環(huán)灰由塔上部進(jìn)料口進(jìn)入塔內,工藝流程如圖1所示。含水分的循環(huán)灰有的反應活性和流動(dòng)性,與由塔上部進(jìn)入的煙氣發(fā)生反應。脫硫劑不斷循環(huán)利用,脫硫效率可達95%。終脫硫副產(chǎn)物由灰倉溢流出循環(huán)系統,通過(guò)氣力輸送裝置送入廢料倉。
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