脱硝催化剂技术

烧结烟气联合脱硫脱硝技术探讨

2018年09月28日 热度:388 ℃

钢铁工业是国民经济的重要支柱产业,其SO2NOX排放量分别占全国总排放量的8.8%8%,均仅次于电力行业,位居全国第二。钢铁企业中有约80%SO250%NOX来自铁矿烧结工艺,烧结烟气已成为钢铁企业SO2NOX的最大产生源。

钢铁行业烧结烟气的特点

钢铁行业烧结过程是一个高温燃烧条件下的复杂物理、化学过程,在高温烧结过程中产生含有SO2NOXHClHFCO2CO、二噁英等多种污染物和粉尘的废气。由于烧结工艺及原料成分和配比的不稳定性,致使烟气成分复杂,烟气流量、温度及污染物浓度大幅度波动,主要有以下几个特点:(1)烟气温度变化大,一般为120~180;(2)烟气量波动大,幅度可高达40%以上;(3)SO2浓度变化大,范围在400~5,000mg/Nm3之间;(4)烟气的含湿量大且不稳定,一般为10%~13%;(5)烟气含氧量高,一般为15%~18%;(6)含有多种污染物,除含有SO2NOX、粉尘外,还含有重金属、二噁英等。

联合脱硫脱硝技术

目前对烧结烟气中各种污染物的控制一般采用单独脱除的方法,会造成烟气净化系统复杂和治理成本提高,而系统的复杂化使得相互配合困难,进而造成烟气净化系统整体可靠性的降低。因此,必须针对其自身的特点,进行综合考虑,联合脱硫脱硝技术是一种可有效降低投资、简化系统流程的技术路线。

烟气脱硫脱硝技术可分为两大类:传统脱硫脱硝技术和联合脱硫脱硝技术。传统脱硫脱硝技术是应用传统的脱硫技术(FGD)和选择性催化还原技术(SCR)各自独立工作,分别脱除烟气中的SO2NOX。联合脱硫脱硝技术是应用一种技术在整个系统内同时脱除SO2NOX,分为干法联合脱硫脱硝技术和湿法联合脱硫脱硝技术。

1.传统脱硫脱硝技术

在烧结烟气处理中应用比较广泛的Wet-FGD工艺是石灰石-石膏法或氨-硫酸铵法。SCR是以氨作还原剂、钒钨钛体系为催化剂来消除尾气中NOX的工艺,无法直接应用于烧结烟气中NOX的治理,需对烧结烟气进行加热升温,达到催化剂需要的反应温度。传统脱硫脱硝技术(Wet-FGD+SCR)是利用碱性浆液或溶液脱硫和NH3选择性催化还原脱硝的组合。该工艺的特点是脱硫脱硝效率高,吸收剂利用率高,其缺点是工程庞大,投资和运行费用高,且需要大量的水,并易形成二次污染。

2.干法联合脱硫脱硝技术

干法联合脱硫脱硝技术主要包括固相吸附再生法、气/固催化法和等离子体法等。

固相吸附再生法的原理是将烟气通过固体吸附剂与烟气中的SO2/NOX反应生成盐类物质,然后在一定条件下通过不同的方法将SO2/NOX脱附出来再进行转化,主要有活性炭/(AC)法和CuO/Al2O3法。

/固催化法主要有SNRBSNOXDESONOX和烟气循环流化床(CFB)联合脱硫脱硝技术四种,主要是在高温(300~500)和催化剂存在的情况下,脱硫剂和脱硝剂对SO2NOX的联合脱除。

等离子体联合脱硫脱硝技术可分为电子束法和脉冲电晕法。主要原理是利用电子束或高压脉冲放电,采用其高能量的特性,使烟气产生高活性OHOHO2等物质,利用这些高活性物质脱除SOXNOX,其主要产物为硫酸、硝酸,该产物可以通过氨中和手段进行回收。

3.湿法联合脱硫脱硝技术

湿法脱硫工艺可以获得较高的脱硫效率,但是由于NO难溶于水,很难同时获得较高的脱硝率。针对烟气中NO难溶于水从而限制联合脱硫脱硝工艺的问题,通过在液相中加入络合剂或者大量具有强氧化性的添加剂,可有效提高脱硝率。根据液相中发生化学反应的不同,这些方法可以分为碱液吸收法、络合吸收法、还原吸收法和氧化吸收法。

烧结烟气联合脱硫脱硝技术适用性的探讨

烧结烟气具有温度(120~180)变化大、烟气量变化大及SO2浓度变化大等特点,现对以上联合脱硫脱硝技术的适用性进行探讨。

(1)传统脱硫脱硝技术(Wet-FGD+SCR):由于现有烧结工序中没有适宜于SCR脱硝技术的温度区间,需对烧结烟气进行再次加热,耗费大量能源。采用石灰石-石膏法脱硫+SCR脱硝技术系统复杂,投资和运行费用高,适用于已建成石灰石-石膏法脱硫,且排放要求较高的重点地区。

(2)干法联合脱硫脱硝技术:固相吸附再生法存在一次性投资较大、长期运行固相吸附能力下降、吸附剂成本较高等不足;/固催化法类似于SCR脱硝技术,需要较高的反应温度区间,能耗较大,运行费用较高,且脱硫效率较低;等离子体法存在设备昂贵、系统运行和维护工作量大、能耗大和运行效率不稳定等问题,大规模工程化暂不成熟。

(3)湿法联合脱硫脱硝技术:通过在液相中加入络合剂或强氧化性的添加剂,解决NO难溶于水从而限制联合脱硫脱硝工艺的问题,有效提高脱硝率。结合目前已广泛采用的氨-硫铵法湿法脱硫工艺,更具有实施联合脱硫脱硝技术的条件和市场。氨-硫铵法湿法脱硫工艺具有一定的脱硝能力,脱硝效率一般为20%~40%,如对NOX进行预处理,脱硝效率可达到50%~70%,可有效利用氨法脱硫的特点,结合新建或已建氨法脱硫装置进行联合脱硫脱硝处理,投资和运行费用较低,有较好的发展前景。

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