我國鋼鐵行業的污染物排放量僅次于火電行業, 燒結球團煙氣是鋼鐵企業污染物排放的主要來源, 燒結球團煙氣中含有顆粒物、二氧化硫、氮氧化物、重金屬、二噁英等污染物。當前空氣中PM2.5超標是造成霧霾天氣的重要原因, 而燒結球團廠排放的污染物也是PM2.5的重要來源, 控制燒結球團煙氣中的顆粒物、二氧化硫、氮氧化物等污染物的排放已經成為鋼鐵企業的重點工作。
1燒結球團煙氣凈化技術發展趨勢
自2004年起, 國內鋼鐵企業陸續開始進行燒結煙氣脫硫工作, 我國燒結球團煙氣凈化工藝多數是借鑒火電燃煤鍋爐脫硫工藝發展起來的, 目前已投運的脫硫工藝種類較多, 一般按照脫硫副產物分類, 將脫硫工藝分為濕法脫硫工藝 (如石灰石石膏法、氨法等) 、半干法脫硫工藝 (如循環流化床法、旋轉噴霧干燥法等) 和干法脫硫工藝 (如活性焦吸附法等) 。
濕法脫硫工藝應用最早, 存在腐蝕嚴重、白煙及顆粒物排放不達標等問題;同時濕法脫硫工藝只針對煙氣中的二氧化硫, 其他污染物去除效果不明顯;基于以上缺點, 目前新建燒結球團煙氣凈化項目已較少采用。
半干法脫硫工藝流程短、占地小, 同時半干法脫硫工藝對煙氣中的二氧化硫、顆粒物均有較好的去除效果;近年來半干法脫硫工藝應用較多。但半干法脫硫工藝無法去除煙氣中的氮氧化物、同時產生大量固體廢物 (主要成分為亞硫酸鈣) , 該固體廢物很難資源化再利用, 造成二次污染。
活性焦吸附法對煙氣中的顆粒物、二氧化硫、氮氧化物等污染物具有較好的去除效果, 可以實現多種污染物協同處理;副產物為98%硫酸, 實現了資源的循環利用, 是目前公認最先進的燒結球團煙氣凈化技術, 符合煙氣凈化技術的發展趨勢。
2活性焦煙氣凈化技術簡介
(1) 基本原理 (1) 利用活性焦的變溫吸附性能, 在低溫時將氣體中SOX (SO2、SO3) 吸附, 吸附態的SO2在煙氣中氧氣和水蒸氣存在的條件下被氧化為H2SO4, 并被儲存在活性焦孔隙內。在高溫時, 活性焦所吸附的H2SO4與活性焦反應被還原為SO2, 同時硫酸銨會受熱發生分解, 二氧化硫回收利用, 活性焦恢復吸附性能, 循環使用?；钚越沟募訜嵩偕磻喈斢趯钚越惯M行再次活化?；钚越乖谘h使用過程中, 吸附和催化活性不但不會降低, 還會有一定程度的提高。 (2) 活性焦通過物理吸附可脫除煙氣中20~30mg/Nm3的NOx?；钚越惯€具有催化活性, 向煙氣中噴入氨后, 在活性焦的吸附、催化作用下氨與NOx (NO、NO2) 發生選擇性催化還原反應生成氮氣和水, 可大幅度降低煙氣中NOx含量, 實現煙氣高效脫硝。 (3) 重金屬一般以多種化合物的形式吸附于活性焦的微孔中, 特別是硫酸鹽或氯化物。對于汞, 活性焦不僅可以高效率地吸附去除Hg+、Hg2+, 對于元素汞同樣可以通過化學反應去除。 (4) 活性焦顆粒的過濾作用, 使得吸附層相當于高效顆粒層過濾器, 在慣性碰撞和攔截效應作用下, 煙氣中的大部分粉塵顆粒、酸霧在床層內部不同部位被捕集, 完成煙氣除塵凈化。 (5) 活性焦具有廣譜的吸附特性, 在凈化塔內活性焦能夠吸附二噁英等多種有機化合物?；钚越乖偕鷷r, 在120℃以上部分二噁英的分子結構發生異構化, 300~400℃是二噁英再合成溫度區間, 可以完全分解。
(2) 工藝流程煙氣通過活性焦脫硫裝置被凈化, 吸附飽和的活性焦靠重力流至再生裝置, 通過加熱使活性焦再生, 釋放出的高濃度SO2混合氣體采用成熟的工藝技術生產商品濃硫酸, 既可實現硫資源的有效回收利用, 又能產生良好的經濟效益, 降低或抵消一部分脫硫裝置的運行費用;再生后的活性焦經篩選后由活性焦輸送系統送入活性焦脫硫裝置循環使用, 篩下的少量小顆?；钚越箍勺鳛闊Y機、鍋爐等熱力設備的燃料。
(3) 技術特點將資源化活性焦干法脫硫工藝與當前鋼鐵行業應用的石灰石/石膏濕法和循環流化床半干法兩種脫硫工藝的技術特點對比, 可以得知活性焦煙氣凈化工藝具有以下優點: (1) 減排:多種污染物同時去除。 (2) 無廢水、廢渣、廢氣等產生, 不產生二次污染。 (3) 對工況適應性強, 能適應燒結煙氣量、煙氣溫度以及SO2濃度頻繁波動的特點。 (4) 節水:脫硫過程基本不耗水。 (5) 資源回收:副產物為98%硫酸, 實現資源循環利用。
(4) 鋼鐵行業活性焦煙氣凈化國內外技術對比2015年5月, 由中冶北方工程技術有限公司總承包建設的聯峰鋼鐵2#450m2燒結機煙氣凈化工程成功投運, 該工程與國內外同類工程相比在工程投資、運行費用方面均有顯著降低, 主要原因為: (1) 高效的吸附塔結構, 提高了塔內活性焦利用率, 裝置內活性焦的循環量小, 系統活性焦消耗量及活性焦再生所需能耗均有不同幅度下降。 (2) 優化吸附塔設計, 脫硫脫硝一體化裝置系統阻力低 (不超過3000Pa) , 系統能耗低。 (3) 系統設備完全國產化, 裝置的運行維護費用低。
3結語
活性焦煙氣凈化技術在去除煙氣中多種污染物的同時, 實現了硫資源回收。是一種適合當前環保要求先進的一體化的煙氣節能減排技術。國產化活性焦煙氣凈化技術經過大量的工程實踐, 在工程投資和運行費用等方面均有顯著降低, 更適合我國燒結球團煙氣治理的現狀。隨著國家環保要求日益嚴格, 鋼鐵企業環保壓力越來越重, 活性焦煙氣凈化技術在燒結球團煙氣綜合治理領域應該得到推廣和應用。
摘要：本文闡述了國內鋼鐵行業燒結球團煙氣治理今后技術的發展趨勢, 介紹了國產化活性焦煙氣凈化技術。與國外技術相比, 國產化活性焦煙氣凈化技術具有污染物協同處理、投資省、運行成本低及工況適應性強等優勢。
關鍵詞：燒結,球團,煙氣治理,活性焦,干法,脫硫,脫硝,二噁英
參考文獻
[1] 魯健.燒結煙氣特點及處理技術的發展趨勢[J].內蒙古科技大學學報, 2012, 1 (3) :227-230.
[2] 吳濤.活性焦聯合脫除煙氣中SO2和NO機理研究[D].煤科總院煤化工研究分院, 碩士學位論文, 2010.