在鋼鐵冶煉工序中,燒結過程所排放的煙氣是體量最大、污染物種類較為集中且濃度較高的一種工業(yè)廢氣。鋼鐵行業(yè)燒結煙氣中含有SO2、SO3、NOx、CO、CO2、H2O、O2、N2、HF、HCL等復雜成分,且煙氣流量、煙氣溫度等工況參數(shù)波動較大,難以進行脫硫治理。因此燒結煙氣的治理與凈化是冶金行業(yè)大氣污染物節(jié)能減排的重點。為解決二氧化硫的排放問題,國外主要有兩種對策:一是選用低硫的原料;二是煙氣脫硫。煙氣脫硫技術還有氨法、石灰石-石膏法、活性碳吸收法等多種方法。
燒結煙氣(處理前的初始煙氣)的主要特點是(其中部分數(shù)據(jù)為作者實際檢測數(shù)據(jù)):煙氣量大,噸礦的工況煙氣量為3000~5000m3,標準狀態(tài)下干煙氣流量為2000~3500m3;煙氣溫度變化范圍大,一般為120~180℃;煙氣含濕量和含氧量高,含濕量為7%~13%,含氧量(氧體積分數(shù))為15%~18%;粉塵含量高,質(zhì)量濃度一般為1~15g/m3;SO2質(zhì)量濃度大,一般為800~2500mg/m3;NOx質(zhì)量濃度相對穩(wěn)定,一般為200~400mg/m3;CO質(zhì)量濃度高,一般為4000~8000mg/m3;氣體成分復雜,煙氣中含HCl、HF、汞、多環(huán)芳烴、二惡英、重金屬等。
一、燒結煙氣的特征
1、燒結煙氣量大且分布不均勻
由于漏風率高(40%-50%)和固體料循環(huán)率高,有相當一部分空氣沒有通過燒結料層,使燒結煙氣量大大增加。每產(chǎn)生一噸燒結礦大約產(chǎn)生4000-6000m3煙氣。由于燒結料透氣性的差異及輔料不均等原因,造成燒結煙氣系統(tǒng)的阻力變化較大,最終導致煙氣量變化大,變化幅度可高達40%以上。
2、二氧化硫濃度變化大
SO2排放濃度的波動范圍較寬,受礦石和燃料中S含量和燒結工況決定,隨著原燃料供需矛盾的不斷變化和鋼鐵企業(yè)追求成本的最低化。鋼鐵企業(yè)所使用原燃料的產(chǎn)地、品種變化很大,由此造成其質(zhì)量、成分(包括含硫率)等的差異波動很大,使得燒結生產(chǎn)最終產(chǎn)生的二氧化硫的濃度變化范圍較大。
3、燒結煙氣成分復雜
由于使用鐵礦石為原料,因此燒結煙氣的成分相對比較復雜,除二氧化硫外,含有多種腐蝕性氣體和重金屬污染物。包括HCI、HF、NOx等腐蝕性氣體,以及鉛、汞、鉻、鋅等有毒重金屬物。
4、煙氣溫度變化范圍大、含氧量與含濕量高
隨著生產(chǎn)工藝的變化,燒結煙氣的溫度變化范圍一般在120-180℃,但有些鋼廠從節(jié)約能源消耗、降低運行成本考慮,采用低溫燒結技術后,使燒結煙氣的溫度大幅下降,可低至80℃左右。
煙氣含濕量大,為了提高燒結混合料的透氣性,混合料在燒結前必須加適量的水制成小球,所以燒結煙氣的含濕量較大,按體積比計算,水分含量一般在10%左右。含氧量一般為15%-18%。燒結機頭煙氣氧含量為15%-18%。
二、燒結煙氣污染物處理措施
1、燒結煙氣污染物減量化技術
燒結煙氣中的SO:減排方式主要有使用含硫量較低的原材料、減少燃料消耗和使用較粗的碎焦炭。另外燒結煙氣循環(huán)使用也是SO2減少排放的有效途徑。要絕對減少燒結過程NOx的排放量,應盡可能減少焦粉中或其他燒結燃料帶入的氮。
在燒結時加入稻殼、秸稈、玉米芯、鋸木屑、碎木塊、甘蔗渣等生物質(zhì)作為再燃燃料,燃燒后所產(chǎn)生的CO、H、CO、CH。等還原在主燃區(qū)產(chǎn)生的NOx,具有一定的減排效果。
2、燒結煙氣污染物末端治理
目前,我國燒結煙氣脫硫技術已得到廣泛的應用,隨著環(huán)保力度的加大,脫硝和二噁英控制等技術雖得到高度重視。燒結煙氣綜合治理不僅要脫除SO2、NOx和二噁英等有害物質(zhì),還應對煙氣凈化產(chǎn)物進行無害化處理,消除二次污染。
從脫硫適應性、有無二次污染及脫硝等幾個方面看,活性焦燒結煙氣綜合治理方法相對較好,國內(nèi)鋼鐵企業(yè)太鋼450m3燒結機采用了活性碳工藝進行燒結煙氣綜合治理,取得了較好的脫硫脫硝效果,并同時可脫除二噁英和貴重金屬。但該系統(tǒng)投資近4億元,運行成本9.66元/噸,高于鈣法等脫硫技術的運行成本。其前期投資大、運行維護費用高、占地面積大、系統(tǒng)較為復雜,活性碳再生能耗較高,脫硝用氨安全等問題,在當前鋼鐵經(jīng)濟形勢下,推廣收到較大的制約。
燒結煙氣是鋼鐵企業(yè)大氣污染的主要來源,約占鋼鐵大氣污染物的60%以上,SO2、NOx、二噁英等主要污染物含量多,變化幅度大,分布不均等特點,給煙氣治理造成了困難。燒結煙氣處理技術向綜合處理粉塵、SO2、NOx及二噁英等有害物質(zhì)的協(xié)同凈化的趨勢發(fā)展。
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