工业废气综合治理

钢铁烧结机烟气脱硫脱硝超低排放解决方案

钢铁烧结机烟气分析

在钢铁冶炼工序中,烧结过程所排放的烟气是体量大、污染物种类较为集中且浓度较高的一种工业废气。因燃料和矿物原料中含有一定的硫份及灰份,在高温燃烧过程中,烧结烟气中包含的主要污染物有SO2、NOx、Hg等重金属,以及粉尘等,对周围的大气环境会造成一定的污染。根据国家环保排放标准和当地环保部门的要求,应对钢铁烧结机烟气设置除尘脱硫脱硝设施,确保烟气排放的粉尘和SO2、NOX按照国家和当地环保排放要求达标排放,并按照环保总量控制要求在确保达标的同时进一步削减粉尘和SO2、NOX的排放量。

废气的成分及特点

钢铁烧结烟气主要有如下特征:

(1)烧结烟气的气量大且分布不均匀,烧结烟气的漏风率高达40%-50%;

(2)烧结烟气的成分较为复杂,含有SOx、NOx、粉尘、重金属、二噁英等;

(3)含湿量比较高,因为加入适量的水可以提高混合料的透气性;

(4)烟气温度高且变化范围大,一般维持在120到180之间;

(5)CO含量较高。

设计原则

(1) 严格执行国家、当地环境保护有关规定、标准,确保废气用科学合理的收集方式,在达到收集效果的前提下,尽量减少气量:积极稳妥地采用新技术、新设备,结合企业的现状和管理水平采用可靠的污染治理工艺,力求运行稳定、费用低、管理方便、维护容易,从而达到彻底消除废气污染、保护环境的目的。

(2) 处理设备与厂区全面规划、合理布局;与厂区整体环境协调一致,包括系统设施及配套设备等;

(3) 确保废气处理达标排放的前提下,合理降低工程投资及系统运行费用,同时整体工程投入运行后,取得较高的社会效益和经济效益;

(4) 采用技术前沿,系统运行安全可靠,操作管理简单的工艺,使先进性和可靠性有机结合;

(5) 提高废气处理系统自动化水平,在经济合理的前提下提高自动化水平,力求运行管理方便,操作维护简单,降低劳动强度;

(6) 保证废气处理主体设施及配套设备的使用率;

(7) 严格执行有关设计规范、标准,加强消防设施,重视消防、安全工作,确保污染治理区的卫生条件。

(8) 严格执行国家有关设计规范、标准,重视消防、安全工作。

排放标准

中国钢铁行业烧结(球团)烟气主要污染物排放限值

污染物项目 限值(mg/m³) 污染物排放监控位置
颗粒物 10 烟囱或烟道
二氧化硫 35
氮氧化物 50
硫酸雾 5
氨逃逸 3
汞及其化合物 0.05
烟气黑度(林格曼黑度,级) ≤1 烟囱排放口
解决方案及工艺流程

各种脱硫工艺比较见下表:

脱硫工艺 脱硫效率 脱硫成本 二次污染 备 注
炉内喷钙法 低,<50% 较低 会降低锅炉热效率
塔内喷钙法 较低,<70% 中等 不稳定,易堵
石灰石/石膏法 较高 中等 可制石膏,易结垢
钠碱法 适用高浓度SO2回收
氨法 较高 较高 轻微污染 回收系统复杂
金属氧化物法 较高 直接排放有污染 回收成本较高
钠钙双碱法 较高 钠碱循环吸收

从上表中可以看出,每一种脱硫技术都有其特点,适用于不同的脱硫环境和要求。企业应依据自身环境标准要求、现场情况、脱硫剂供应及燃料含硫量,并结合脱硫技术的特点,选择投资省、技术成熟完善、运行安全可靠、费用低和无二次污染的实用技术。

传统脱硝工艺选择对比

脱硝方式 选择性催化还原(SCR) 选择性非催化还原(SNCR) 低氮燃烧+SNCR
脱硝效率 80%-95% 40%-60% 60%-75%
还原剂 NH或尿素 NH或尿素 NH或尿素
催化剂 TiO,V₂O₅,WO等碱性金属 不需要催化剂 不需要催化剂
反应温度 250-420℃ 850-1150℃ 830-950℃
反应剂喷射位置 多选择省煤器与SCR反应器间的烟道内 通常在炉膛内喷射 在炉膛上部与分离器前段喷射
NH逃逸率 小于5ppm 5-15ppm之间 5-10ppm之间
SO/SO氧化 会导致SO/SO氧化 不导致SO/SO氧化 不导致SO/SO氧化
对燃料的影响 高灰分会磨耗催化剂,碱金属氧化物会使催化剂钝化 无影响 无影响
对空预器的影响 催化剂中的V、Mn、Fe等多种金属会对SO的氧化起催化作用,SO/SO氧化率较高,NH与SO易形成NH₄HSO₄而造成堵塞或腐蚀 不会因催化剂导致SO/SO的氧化,造成堵塞或腐蚀的概率低于SCR 不会因催化剂导致SO/SO的氧化,造成堵塞或腐蚀的概率低于SNCR
对锅炉的影响 受省煤器出口烟气温度的影响 受炉膛内烟气流速、温度分布及NOx分布影响 受炉膛内烟气流速、温度分布及NOx分布影响
系统压力损失 催化剂会造成较大的压力损失 压力损失较小 压力损失较小
占地面积 大(需增加大型催化剂反应器和供氨或尿素系统) 小(锅炉无需增加催化剂反应器) 小(锅炉无需增加催化剂反应器)
脱硝运行成本 4分/kwh 0.9分/kwh 0.9分/kwh
投资成本 300元/kw 80元/kw 85元/kw
炉型选择 多用于大型锅炉 多用于13.5万机组(燃用低硫煤) 用于循环流化床锅炉

用户应针对自身实际情况选用不同的烟气脱硫脱硝技术,做到因地制宜。鼓励用户选择烟气同时脱硫脱硝技术,降低投资费用。

针对钢铁烧结烟气高温、高尘、高硫的特性,我公司优先选用"SCR脱硝+静电除尘+MgO湿法脱硫",在投资、运行、副产品销售等诸多方面存在明显优势。

工艺流程

烧结机烟气在省煤器和空预器之间被SCR脱硝后,然后通过空预器后面的除尘器除尘后,被风机引入脱硫系统。经过除尘后的烟气与吸收塔内的循环浆液逆向接触。吸收后SO2的浆液再进入循环氧化区,亚硫酸镁被鼓入的空气氧化成硫酸镁晶体。

工艺流程-博莱达环境

工艺特点

1.  同等烟气量催化剂用量比蜂窝的省40%,建设和维护费用也少一半;

2.  因为采用钒钛铁球形悬浮催化剂,180℃ -260℃之间就有很好的还原效果。

3.  脱硝催化剂更换方便,可以整体取出更换;

4.  脱硫效率高,可达99%;同时镁基脱硫仅相当于钙基的1/3,耗电量也大大降低;

5.  造价低,喷淋反应吸收塔的高度只有钙基的2/3左右;去除同等量的SO2所需的MgO更少;

6.  运行费用低,综合成本一般比石灰石/石膏法低10~15%左右。

7.  副产品回收经济效益高,脱硫工艺实际产出的是含少量硫酸镁的亚硫酸镁副产物,两种脱硫副产物都具有市场利用价值。

友情提示:氧化镁在我国储量丰富,主要集中在辽宁、山东等地,采用该工艺时应考虑脱硫剂的运输成本,对于产地周围和沿海地区的脱硫项目,该脱硫工艺较其它脱硫工艺具有很大的优势。

项目案例及运行情况

项目案例及运行情况-博莱达环境

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