钢铁烧结烟气多污染物排放及协同控制分析.docx

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分析
摘要：本争论分析了钢铁企业焦化和烧结两个重点工序中烟气污染物排放现状和钢铁行业当前的环保政策。本文主要分析了目前我国钢铁行业烧结烟气的特征，总结了现有烟气的掌握技术手段，并对将来的掌握技术进展了展望。
关键词：钢铁行业；烧结烟气；多污染物；协同净化
1.
烧结球团烟气特征及主要污染物
钢铁行业主要生产工序包括烧结、球团、焦化、炼钢、炼铁等过程．通过系统的调研分析，针对钢铁行业全流程污染物排放做了具体分析统计，见表 1。依据表 1 可知，烧结和焦化工序排放的污染物种类最多。通过对华北地区典型钢铁
企业和相关文献调研得知烧结工序排放的颗粒物、 SO
、NO
2
等污染物分别占到
x
钢铁企业排放总量的 35%、70%和 50%以上，污染物排放量最大。本文主要针对钢铁行业烧结烟气多污染物协同净化争论开放。
表 1 钢铁行业生产全流程污染物排放统计表
烟气特征
钢铁行业的炼钢主要以铁矿石为原材料，矿石的化学组分较为简单，故矿石原料在整个生产流程中，其污染物排放的种类也大有不同。相比于电力行业，有些钢厂承受低温烧结技术，或实际的生产条件对烧结技术有所制约，因而对烧结烟气温度的影响较大 (120~180℃ )。同时烧结球团特别的焙烧工艺，使得烟气
的含氧量〔15%~18%〕相对于燃煤烟气〔 5%~8%〕有明显提高。此外在各种反响条件的制约下，烧结球团烟气的含湿量一般在 7%~13% 范围内。
粉尘
烧结工序的原料裂开、配料、燃烧等过程都伴随有不同浓度的粉尘排放．粉 尘的外表积较大，简洁负载重金属等有害物质，成分简单，主要包括铁的氧化物、碱金属、二氧化硅、二氧化钛和二噁英等，其中以碱金属污染最为严峻．相关研 究说明，碱金属的产生和附着主要在烧结过程的最终阶段，碱金属以氯化物的形 式进入烧结烟气，烧结烟气中碱金属的量与 Cl 的含量呈正比。除尘灰中碱金属
含量随着电场数的增加不断增加，国内局部烧结机头除尘灰中 K
O 质量分数高
2
达 15%以上，远高于其他钢铁生产工序。烧结过程中产生的重金属主要有 Cd、Cr、
Cu、Ni、Hg、Pb、Ti、Zn、Mn 及类金属 A 等。
s
二氧化硫
二氧化硫是烧结烟气中的主要污染物，大多来自于矿石原料的燃烧。基于铁 矿石的化学组成，铁矿石中的硫绝大局部是以硫酸盐以及硫化物的形式存在。与 矿石原料不同，燃料中的硫多以有机硫的形态存在。不管是硫化物或者是有机硫， 都会在燃烧过程中与氧气反响而生成二氧化硫，硫酸盐则在分解过程中产生二氧 化硫。假设没有后续处理工序，二氧化硫的排放量无疑是巨大的。另外不同产地的 矿石原料其品质不同，也会在燃烧过程中引起二氧化硫排放量的波动。
氮氧化物
NO 形成可分为三种类型，即燃料型、热力型和快速型．现阶段争论认为烧
x
结过程 NO
主要来自点火阶段和固体燃料燃烧的高温反响过程．烧结反响过程中，
x
固体燃料和铁矿石中的氮和空气中的氧在高温反响时产生大量的 NO
，其中一氧
x
化氮占 90%以上，二氧化氮以及微量一氧化二氮只占 NO
总量的 5%～10%，排放
x
质量浓度一般为 200～350mg·m－3。目前烟气脱硝主要承受的技术有选择性催化复原技术(SCＲ)、非选择性催化复原技术 (SNCＲ)、非选择性催化复原和选择性催化复原(SNCＲ--SCＲ)联合脱硝技术等。烧结烟气的温度一般为 100～180℃，
无法满足选择性催化复原技术 (300～400℃)、非选择性催化复原技术 (900 ～ 1100℃)的温度要求，需要对烟气进展二次升温才能满足现有工艺的要求，能源消耗量大，运行本钱较高，为此，低温选择性催化复原脱硝技术是现阶段烟气脱硝领域的争论热点．
二噁英
二噁英的产生途径包括 3 种：
1.
前驱体化合物经有机化合反响生成。
2.
C、H、O、Cl 等元素通过一些基元反响生成 PCDD /PCDF 〔又称“从头合
s s
成”〕。
3.
热分解反响生成。由于钢铁行业所使用的原材料中含有高分子有机化合物， 一些芳香族化合物和多氯联苯在烧结过程中所到达的温度可分解产生二噁英。温度不同，二噁英的生成方式也大不一样。温度掌握在 250~450℃时，二噁英主要是通过燃烧过程中的多相催化反响生成；温度到达 500~800℃时，二噁英主要通过高温气相合成。烧结球团工序的温度属于低温范围，并且原料中存在金属离子和无机氯离子，同时所处环境具有氧化性，因此，从头合成是烧结工艺二噁英的主要来源。
1.
烟气多污染物掌握技术
削减源头污染物产生量
1.
烧结机漏风治理技术
由于烧结机台车栏板、烧结机风箱及支管等位置密封不严，在烧结主抽风机负压作用下，导致有局部空气自不经过烧结料层进入烧结机主烟道中，导致烧结烟气量增大、烧结主抽风机功耗增加、有效进风量削减及烧结矿烧结不完全，影响烧结矿的品质和产量。为了削减烧结机漏风，可实行改进台车装备、加强设备维护、细心操作的方式。
1.
厚料层烧结技术
厚料层烧结技术指保持较高的铺料厚度进展烧结的工艺。随烧结料层提高， 点火时间和高温保持时间延长，表层供热充分，冷却强度降低，烧结外表强度差的烧结矿比例相应下降，成品烧结矿产量提高。此外，厚料层烧结能有效改善烧结矿的质量、提高烧结矿机械强度、削减粉末量、降低氧化亚铁 (FeO)含量、改善复原性能，对节约燃料消耗也有显著效果。
过程掌握技术
1.
烧结料面喷吹蒸汽技术
在烧结机料面喷吹蒸汽对空气有引射作用，可提高料面风速；催化碳燃烧、强化碳燃烧反响，提高燃烧效率，降低 CO 的生成；同时利用水蒸气提高料面空气渗入速度及转变氯的形态等作用，削减烧结矿残碳并将氯源从 Cl 2 转化为 Cl 离子形态，显著降低烧结废气二噁英含量的同时，改善了烧结矿的产质量，实现了烧结烟气污染物的过程掌握。
〔2〕选择性烧结烟气循环技术
由于烧结机各风箱烟气温度、压力、流量及污染物排放不同，因此，可优选并汇总假设干风箱烟气返回到烧结机料面，用于热风烧结等。循环烟气由烧结机风箱引出，经除尘系统、循环主抽风机、烟气混合器后通过密封罩，返回到烧结机料面，在负压作用下，进入烧结料层。经过一系列的物理、化学过程，包括高温循环烟气与烧结料层的热交换、CO 的二次燃烧放热、二噁英的高温分解以及 NOx
的催化复原，实现削减污染物排放、释放烟气热量，削减燃料使用量，改善烧结过程，提高烧结矿料层温度均匀性和裂开强度等理化指标，实现节能、减排、提产多功能耦合。
削减末端排放量
目前，主要通过脱硫、除尘和脱硝技术来削减末端排放量。钢铁行业实施超低排放后，传统除尘技术难以满足排放要求。目前主要承受湿法脱硫配置湿式电除尘工艺，或者半干/干法脱硫配布袋式除尘器以满足粉尘超低排放。
脱硫技术有湿法、干法和半干法等。湿法脱硫技术成熟，投资和运维本钱低， 但废水和白烟问题严峻；干法 /半干法技术可脱除多种格外规污染物，但副产物 处理困难；活性炭法可同时脱除多种污染物，但对企业资金压力较大。因此，烧 结机烟气处理建议选择干法/半干法技术。
钢铁烧结烟气脱硝工艺路线主要有低温氧化 -吸取法、低温 SCR 复原法和活性焦脱硫脱硝一体化法。
臭氧低温氧化吸取法装置占地面积小、建设本钱低、但是运行本钱相对较高。并且由于臭氧氧化反响最适宜在 90℃~130℃发生，低于烧结烟气普遍温度120℃~180℃，因此会导致局部臭氧自动分解为氧气，从而降低臭氧浓度，减弱 臭氧氧化效果。
由于烧结烟气温度低、粉尘浓度大、黏性大，含有重金属等其他特点，在SCR 脱硝技术应用过程中，如处理不当，极易引起催化剂中毒，因此工程应用中一般把 SCR 脱硝放在脱硫后，且在 SCR 反响器之前，增设补热装置，将烟气加热至 220℃以上。该技术煤气消耗量大，本钱高。
活性焦脱硫脱硝一体化法，利用活性焦的变温吸附力量，在低温时通过物理
和化学吸附作用，吸附烟气中的 NO ，然后催化 NH
x 3
与 NO
x
发生氧化复原反响，
生成无害物质，并且实现脱除污染物的目的，但是该方法投资高，运行费用较大。
1.
完毕语
随着国家对钢铁行业在内的一些非电力领域污染物排放标准的施行，原有的钢铁行业污染物掌握技术已有明显缺陷，钢铁行业低排放的改造空间远比电力行业宽阔。烧结球团烟气更是钢铁行业环保治理的重中之重。针对多污染物协同掌握技术的争论将是今后的一个主要方向。传统的单一串联污染物掌握模式，已不能满足高效低耗的进展理念。我国将来钢铁行业寻求的污染物掌握技术的根本理念，是降低投资运行本钱，保持设备稳定持续运行，以及多污染物协同脱除， 最终到达绿色可持续进展的目的。
参考文献
浅谈烧结烟气超低排放技术[J].吕平,(16)
烧结烟气循环技术工业化应用概述 [J].张志刚,郑绥旭,(07)
关于烧结烟气联合脱硫脱硝技术路线的探讨 [J].冶飞,(04)