我們希望與您攜手,共同創(chuàng)造美好環(huán)境,實現(xiàn)人與自然雙和諧!
DOSN干法脫硫技術(shù)在熱風(fēng)爐和加熱爐應(yīng)用
鋼鐵行業(yè)是大氣污染防治重要行業(yè),目前鋼鐵行業(yè)燒結(jié)、球團、焦?fàn)t等工序已執(zhí)行了超低排放限值。2019 年4 月生態(tài)環(huán)境部、國家發(fā)展和改革委員會、工業(yè)和信息化部、財政部、交通運輸部聯(lián)合發(fā)布了《關(guān)于推進實施鋼鐵行業(yè)超低排放的意見》,其中對高爐熱風(fēng)爐和加熱爐中主要大氣污染物的超低排放限值要求為:顆粒物10mg/m3、二氧化硫50mg/m3、氮氧化物200mg/m3。國內(nèi)鋼廠熱風(fēng)爐、加熱爐等排放的二氧化硫濃度一般為100-200mg/m3,距離超低排放指標(biāo)要求還有一些差距,實施超低排放改造的需求迫在眉睫。
一、 現(xiàn)狀
高爐煤氣作為鋼鐵企業(yè)重要的二次能源之一,主要用途包括:1)直接用于高爐熱風(fēng)爐;2)與高熱值氣體混合,用于加熱爐、均熱爐等;3)結(jié)合蓄熱式燃燒技術(shù),用于軋鋼加熱爐;4)用于純燒高爐煤氣的鍋爐發(fā)電;5)作為主要燃料,用于燃?xì)廨啓C-蒸汽輪機聯(lián)合循環(huán)發(fā)電(CCPP)。這些用氣點,相對分散,治理難度較大。目前應(yīng)用的有多種高效凈化技術(shù)路線,主要集中在源頭控制、末端治理兩種路徑。
1、源頭控制
(1)高爐煤氣中的硫主要來自于焦炭和煤粉,其中焦炭的含硫量占比較大。從源頭控制高爐煤氣中的含硫量的有效辦法是減少焦炭中的含硫量。
(2)高爐煤氣精脫硫。高爐煤氣總硫小于300mg/m3,從有機硫和無機硫分布情況來看,有機硫與無機硫的比率約為4∶1,即有機硫的含量占總硫含量超過80%。因此,燃燒前脫硫主要以脫除羰基硫和二硫化碳為主,脫除硫化氫為輔。
目前煤氣脫硫已應(yīng)用的技術(shù)有兩種,一是化學(xué)法----催化水解法,首先煤氣在TRT前進行催化水解反應(yīng),將有機硫轉(zhuǎn)化成H2S,煤氣中的硫化氫在催化劑的作用下,與氧氣生成硫磺。二是物理法---吸附解析法,此技術(shù)在國內(nèi)首先用于焦?fàn)t煤氣脫硫,采用納米分子篩吸附劑,脫硫化氫、脫有機硫等,被吸附的有機硫可以使用低壓蒸汽或煤氣加熱進行解吸。
兩種方法均是是加在原有煤氣系統(tǒng)中,工藝相對復(fù)雜,操作水平要求高;其次是運行的穩(wěn)定性,不同程度影響主裝置運行,或造成燃燒煙氣排放不達(dá)標(biāo);最后是運行費用和投資費用較高。
2、燃燒煙氣脫硫
(1)傳統(tǒng)濕法
主要包括石灰-石膏法、氨法、鈉堿法、活性焦法、雙氧水法等濕法脫硫系統(tǒng)位于煙道的末端,脫硫過程的反應(yīng)溫度低于露點,由于濕法脫硫是氣液反應(yīng),涉及吸收、氧化、脫水、壓濾等諸多裝置,存在系統(tǒng)占地大、運轉(zhuǎn)部件多、能源介質(zhì)消耗高、產(chǎn)生新的固廢的缺陷。
同時煙氣排放過程存在煙氣帶液,冒白煙問題,進行煙氣脫白,需要額外增加能源消耗。
(2)干法脫硫
近幾年煙氣干法脫硫技術(shù),如SDS小蘇打干法脫硫、SDA離心霧化脫硫和FCB循環(huán)流化床半干法脫硫等,應(yīng)用日益增多,技術(shù)比較成熟,煙氣排放沒有白煙產(chǎn)生。但這些技術(shù)都一定的煙氣溫度要求,如SDS要求在140℃以上才開始反應(yīng),半干法工藝要求煙氣至少有30-50℃的溫降空間,技術(shù)局限性明顯。
同時干法脫硫運轉(zhuǎn)設(shè)備多(如磨機、噴粉、循環(huán)流化、布袋除塵器、氣力輸送、風(fēng)機,等等)、投資高、動力消耗大、運行成本高,也會產(chǎn)生新的固廢。
(3)高爐煤氣用氣點分布于鋼鐵廠各個區(qū)域,采用常規(guī)末端治理的方式,受到場地限制,投資費用將會非常大。
二、DOSN干法煙氣脫硫技術(shù)
1、DOSN干法脫硫脫硝工作原理
該技術(shù)屬于煙氣后端治理,是在一體化裝置中實現(xiàn)同時去除煙氣中的SOx和NOx的技術(shù)路線。首先,煙氣進入固定床反應(yīng)器,在反應(yīng)器中與具有催化氧化功能的固體脫硫劑充分接觸,煙氣中SO3率先被吸收,同時煙氣中的SO2氧化成SO3,繼續(xù)被脫硫劑吸收,反應(yīng)生成的副產(chǎn)物CaSO4。
主要反應(yīng)
SO? + [O] → SO?
SO?+ Ca(OH)?→ CaSO4+ H?O
脫硫后的煙氣,隨后進入脫硝反應(yīng)層,煙氣中的NO部分被氧化成NO2,此時煙氣發(fā)生兩種反應(yīng),一是煙氣中的NO2被CO還原,生成N2和CO2,同時NO、NO2與鈣基脫硝劑發(fā)生歸中反應(yīng),反應(yīng)物為Ca(NO2)2 。
主要反應(yīng)
NO + [O] → NO2
CO + NO2 → N2 + CO2
NO + NO2 + Ca(OH)2 → Ca(NO2)2 + H2O
2、工藝流程
脫硫脫硝反應(yīng)器,采用高料層和低空速設(shè)計,系統(tǒng)阻力小,故裝置不需設(shè)置加壓風(fēng)機,即在煙氣進煙囪前的合適位置,截取煙氣,通過煙道送至反應(yīng)器脫硫脫硝,凈化后的煙氣再送至煙囪直接排放,工藝簡單。
3、技術(shù)特點
(1) 采用氧化法低溫脫硫、脫硝一體塔,一塔多能,預(yù)留煙氣提標(biāo)改造空間;
(2) 幾乎無運轉(zhuǎn)設(shè)備,不增加操作人員,工藝簡單,易于管理;
(3) 反應(yīng)溫度寬泛,常溫至300℃均可高效反應(yīng),不需加熱;
(4) 整套設(shè)備系統(tǒng)阻力小于400pa,利用原煙氣余壓即能滿足要求,無需另加風(fēng)機;
(5) 對煙氣中的粉塵有效攔截,降低煙氣中粉塵排放,粉塵隨廢料排放。
(6) 無氨脫硝,同步消減CO,同步脫除煙氣中汞、鉛、銅、砷等重金屬;
(7) 全干法脫除污染物,煙囪無“白煙”;副產(chǎn)物為一般固廢,可做建筑材料。
三、結(jié)論
1、DOSN干法煙氣脫硫脫硝技術(shù),成熟可靠,既適用于單獨脫硫,也適用于單獨脫硝,也可一體化脫硫脫硝,還可與其它技術(shù)協(xié)同使用,實現(xiàn)煙氣超低排放。
2、與現(xiàn)有技術(shù)比,無論采用源頭治理,還是采用后端治理,從投資、占地、運行成本、管理,以及固廢處理等方面,綜合比較均具有明顯的優(yōu)勢。尤其在低硫、低硝、低溫的煙氣條件下,優(yōu)勢更為明顯。
目前該技術(shù)已在燃?xì)忮仩t、高爐熱風(fēng)爐、加熱爐等裝置上進行了廣泛應(yīng)用。