燒結煙氣中不只含有SO2 ,還含有NOx、重金屬、有機物、二噁英等有害成分。鋼鐵企業中排放的NOx 中約48%來自燒結廠。因此,環保要求嚴格的國家開發了脫硫、脫硝、脫二噁英等燒結煙氣綜合處理技術。

1　末端綜合處理技術

末端綜合處理技術是在煙氣排放端增設煙氣凈化設施的技術,主要包括N ID 法、循環流化床法、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。

系統主要包括袋式過濾器、增濕器、顆粒收集和循環設施、脫硫劑(新制備的消石灰和活性褐煤)添加系統。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%,然后以流化風為動力,借助煙道負壓進入反應器中與熱態煙氣反應,之后經除塵器,把再次收集的大部分灰塵顆粒送增濕器循環利用。

此法在安賽樂米塔爾索拉克572m2 燒結機上進行了應用。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。處理結果(見表3)達到了歐盟煙氣排放要求。

1. 2　奧鋼聯MEROS法(Maximized Emission Reduction of Sintering)

MEROS法是奧鋼聯與西門子VA I為應對歐洲環保要求的不斷提高而聯合開發的干法脫硫工藝[ 1 ] 。在該工藝中,燒結尾氣中所含的酸性氣體、有毒重金屬、有機物(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節反應器、脈沖式布袋過濾器、脫硫劑計量、噴吹設備及粉塵控制回收系統組成。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,隨后在調節反應器內通過兩相(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、有機化合物、添加劑和反應產物) ,大部分粉塵返回循環利用,部分粉塵外排處理。

該工藝于2007年在奧鋼聯林茨廠進行了工業化應用,處理煙氣量為100萬m3 /h,結果見表4。馬鋼1號300m2 燒結機今年引進了該技術,該項目建成后,單臺燒結機年脫硫量約為3 500 t。

1. 3　循環流化床法(Circulating Fluidized Bed,簡稱CFB)

循環流化床系統由循環流化床吸收器、袋式過濾器、粉塵攪拌氣動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流化床吸收器,在流化狀態下與通入的煙氣進行脫硫反應,煙氣脫硫后進入布袋除塵器除塵,再由引風機經煙囪排出,布袋除塵器除下的物料大部分經吸收劑循環輸送槽返回流化床循環使用。

德國Lurgi公司、丹麥F. L. SmithMiljo公司和盧森堡PurlWurth均開發有循環流化床脫硫方法。其中盧森堡PurlWurth開發的流化床煙氣脫硫技術直接把水噴進吸收器,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反應器中,可得到最佳傳熱和傳質效果。該工藝應用于德國迪林根ROGESA燒結廠得到如下效果: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 燒結機脫硫應用了國產化的流化床技術。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。濟鋼、武鋼和攀鋼也選用了循環流化床法進行煙氣脫硫。其中濟鋼120m2 燒結機脫硫裝置已通過驗收,處理煙氣量為44萬m3 /h;武鋼450m2 燒結機設計處理煙氣量為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的不斷成熟和發展,有很多國家都形成了具有自己特色的活性炭脫硫技術。近年來,又開發了用綜合強度較高、比表面積較小的活性焦作為吸收劑的技術,降低了損耗,取得了比活性炭更好的效果,利用更廉價的活性焦作吸附劑并能同時脫硫、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、單質硫等。活性炭再生后循環使用。但回收硫的設備龐大、造價高,硫酸還原需消耗部分炭。

新日鐵名古屋廠3#燒結機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#燒結機也采用了這種裝置,處理煙氣量為130 萬m3 /h。住友金屬工業公司的兩臺燒結機于2002年11月建成活性焦處理裝置,脫硫率高達99. 9%以上,脫硝率80%以上,排水很少,不需要進行處理。回收99. 95%以上的高純硫磺和98%的濃硫酸,成為副產品。浦項的兩臺燒結機于2004年應用此法,處理煙氣量為135萬m3 /h。

2　燒結廢氣循環法綜合處理技術

廢氣循環法是基于一部分熱廢氣被再次引入燒結過程的原理而開發的方法。熱廢氣再次通過燒結料層時,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料層中。廢氣中的CO在燒結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廠實現工業化應用。脫硫劑使用活性褐煤。大約50%的燒結廢氣被引入燒結機上的熱風罩內,在燒結過程中,為調整燒結氣體的氧氣含量,鼓入少量新鮮空氣與循環廢氣混合。因此,僅需對50%的燒結廢氣進行處理使之達到環保要求。灰塵、NOx被減少約45%,二噁英被減少約70%。

LEEP工藝是由德國HKM開發的,在其燒結機上實現了工業化。該燒結機設有兩個廢氣管道,一個管道只從機尾處回收熱廢氣,另一個管道回收燒結機前段的冷廢氣。通過噴入活性褐煤來進一步減少剩余的二噁英。燒結機罩的設計不同于EOS裝置。這個罩沒有完全覆蓋燒結機,有意允許一部分空氣漏進來補充氣體中氧含量的不足,這樣就無需額外補給新鮮空氣。

廢氣循環法既可降低污染物的總放散量,又可以減少總廢氣量,投資和運行成本大大降低。但因燒結過程的氧量減少,使燒結生產率和燒結礦質量受到影響。一般情況下,燒結生產率最多可降低10% , ISO 轉鼓強度降低10% , 固體燃耗可節約10% ,燒結礦FeO含量有所增加,燒結礦粒度減小。但是,若生產堿度大于2. 0的燒結礦,對燒結生產率和冷態強度的影響較小。

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