烧结机烟气脱硫脱硝一体化技术的现状及发展趋势

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烧结机烟气脱硫脱硝一体化技术的现状及发展趋势

  　摘要：本文首先介绍了烧结烟气中主要污染物及危害，然后对烟气脱硫脱硝一体化技术的现状及未来发展进行了探讨。
　  关键词：脱硫脱硝；技术
　  中图分类号：Q958.116文献标识码：A 文章编号：
　   一、烧结烟气中主要污染物及危害
　　自从有大规模人类活动以来，大气污染的现象就存在了。大气污染是指大气中的污染物含量超过环境承载力，使大气质量发生恶化的现象。钢铁行业包含大量物料的输送、转化和加工过程，产生大量粉尘。其中烧结烟气中主要污染物有粉尘、二氧化硫、氮氧化物等，如果不加处理直接排放到大气中，会带来严重的环境污染事故。
　　1.粉尘污染及危害
　　烧结工序中，烧结原料在装卸、破碎、筛分和贮运过程中均将产生含尘废气。同样，烧结矿在破碎、筛分、冷却、贮存和转运的过程中也将产生含尘废气，粉尘对人体的危害程度取决于人体吸入的粉尘量、粉尘侵入途径、粉尘沉着部位和粉尘的物理性质、化学性质等因素。粉尘的粒径不同，对人体的危害也不同，2～10μm的粉尘对人体的危害最大。此外，荷电粉尘、溶解度小的粉尘、硬度大的粉尘、不规则形状的粉尘，对人体危害也较大。
　　2.SO2污染及危害
　　钢铁企业排放的SO2中40%～70%来自烧结工序，减排SO2已成为我国环境保护的重点，因此控制烧结机生产过程中SO2的排放已经成为降低我国钢铁行业SO2乃至全国SO2排放的必要措施。二氧化硫的主要危害体现在以下两个方面，一是空气中二氧化硫浓度过高易形成酸雨。酸雨破坏生态环境，使河流湖泊的酸度增加，危及水中生物的生存，而且酸雨还会减缓植物的生长，甚至造成植物的死亡。其次，酸雨还会损坏雕塑及建筑物，造成巨大的经济损失；二是空气中二氧化硫浓度过高对人体健康也会造成危害。经研究证实，大气中二氧化硫年平均浓度超过0．115mg/m3，对人体健康就会产生不利的影响，会对人的鼻腔和呼吸道黏膜产生刺激感，浓度增加时还会出现鼻腔出血，呼吸受阻。
　　3.氮氧化物(Nox)的危害
　　烧结烟气排出的氮氧化物主要是一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)，总称NOx。NOx中的NO与血液中血红蛋白的亲和力比CO还强，通过呼吸道及肺进入血液，使其失去输氧能力，产生与CO相似的严重后果。NO还很易氧化成剧毒的NO2，进入肺脏深处的肺毛细血管，引起肺水肿，同时还能刺激眼黏膜，麻痹嗅觉。
　　二、烟气脱硫脱硝一体化技术的现状
　　1金属氧化物一体化技术
　　氧化铜干法吸收在适宜的温度环境中不仅可很好地吸收SO2，且吸收剂也可实现良好再生，甚至可实现再生温度基本等同于吸收温度而简化流程。应用中为提高脱硫剂内脱硫组分的利用效率、防止铜催化剂烧结、提高其耐热性和抗毒性能而常将氧化铜分散的固定在多孔载体上，多种载体比较而言硫酸盐的生成反应活性更低，因此试剂表面积大小并不影响载体活性，而硅基样品活性则大致等同于纯微晶CuO载体特性。该技术虽在很大程度上增大了烟气与催化剂的接触面积，但催化剂在通过反应器过程中的磨损成本和压降将大幅度的提高运行成本，因而促成了移动床的开发，在移动床反应器内烟气以错流形式流经含有催化剂的填料床导致其在重力作用下缓慢向下移动，因移动床属于错流装置，因此催化剂流量在接近化学计量比时脱硫效率达到最大值，同时因催化剂作为填料并且床层移动缓慢，因而可忽略反应器内催化剂的磨损。过程中的硫化程度可分为表面硫化、轻度硫化和深层硫化几个阶段，因应避免反映温度和载铜量不应过高以免深层硫化导致降低催化剂性能。
　　2湿法同时脱硫脱硝技术
　　2.1络合吸收法
　　当前大多联合湿法技术多采用在WFCD内掺加金属螯合物来实现脱除SO2和NOx的目的，但过程中溶液内的Fe易被氧化且工艺复杂而不利于大规模应用，因而开辟了用含有-SH基团的亚铁络合物作为吸收液的同时脱硫脱硝技术，其采用半胱氨酸亚铁溶液等具有强还原性的物质来吸收、还原烟气内的SO2和NOx，并将其转移至液相。
　　2.2NaClO2氧化吸收法
　　自上世纪70年代末多位外国学者则尝试用NaClO2溶液吸收烟气中的NOx，国内华北电力大学刘风等通过自行设计的小型鼓泡反应器进行了对烟气的同时脱硫脱硝试验研究，并实现了在最佳条件下非常高的脱硫脱硝效果；总之该技术符合脱硫脱硝一体化思想，并能与当今主流湿法工艺实现有效结合，同时可减少占地面积，保证较高的脱硫脱硝效率等优点，但同时该技术的生成物相对复杂而不易进行二次利用，并会对设备造成腐蚀。
　　2.3脉冲电晕等离子法
　　该技术原理基本等同于电子束法，其差异主要在于电子束法是通过阴极电子发射和外电场的加速获得，而脉冲电晕则是采用高压电源电晕放电来代替加速器电子束的。过程中其利用快速上升的窄脉冲电场加速获得高能电子并形成非平衡等离子体状态，通过获得的大量活性粒子，该过程驱动离子的能耗非常小，能量利用率较高，并可获得较高的脱硫脱硝效果，该技术可在单一的过程内同时脱硫和硝，并可集脱硫脱硝和飞灰收集的功能于一体，该技术一次性治理所消耗的能量低于当前治理任何一种气体所需要的能量，同时在电子加速过程中对惯性较大的离子则没有加速，因此该技术在节能上有很大的潜力，并不影响锅炉的安全运行，而成为当前研究的前沿。
　　2.4 尿素同时脱硫脱硝技术
　　该技术是将尿素作为一种还原剂，反映过程中烟气与尿素溶液相互接触，其中的 NOx 被还原为 N，尿素则反映生成 CO2和 H2O，而 SO2则与尿素反应生成硫酸铵，反应后的烟气可直接通过烟囱进行大气排放而不会带来二次污染，反应溶液则可作为肥料综合利用；反应过程中锅炉烟气经电除尘器后从塔底进入吸收塔内完成脱硫脱硝，吸收液则通过循环水池经水泵增压自顶部喷淋而下，气液两项在塔内完成洗涤和吸收的过程，尾液则流向塔底进入循环池和沉淀池并在沉淀池内沉淀分离，分离后的上部尾液泵入蒸发浓缩系统，分离池底部的灰渣泵进入灰渣池进行进一步分离，分离液回循环池，该技术的副产物为铵肥可实现回收利用，因此其具有较好的经济、环境和社会效益。
　　三、烟气脱硫脱硝一体化技术的发展趋势
　　随着现代科学技术的发展，大量可行的新的废气处理技术被引入烟气治理，如高效液相催化氧化法以及膜分离技术等势必在今后可促进技术成熟可行的治理方法的出现。在诸多处理技术中虽各自有各自的优点，但大多尚处于试验研究阶段，许多技术在降低能耗、降低投资以及减少二次污染等方面需要改进，但脱硫脱硝一体化技术为烟气净化指明了方向，因而应建立更加完整的脱硫脱硝配套产业技术，并对现有技术进行不断完善和应用方可更好的处理锅炉烟气，达到更好的效果。以下是烟气脱硫脱硝一体化新技术的介绍。
　　1）脉冲电晕等离子体法(PPCP)
　　脉冲电晕等离子法是以电子束法为基础的，该法的原理也是对废气中的二氧化硫和氮氧化物气体分子进行催化氧化降解。
　　2）CUO/AI2O3 吸收法
　　选用球型的Y-AI2O3作为载体，在其表面上负载上催化剂活性组分，再进行脱硫脱硝实验。
　　3）活性(焦)炭法
　　活性炭法烟气脱硫过程存在两种吸附过程，一个化学吸附过程，另一个是物理吸附过程。此技术的开发是由日本电源开发株式会社和住友重工株式会社一起研发完成的。二氧化硫被氧化成三氧化硫，然后三氧化硫再和水蒸汽反应形成硫酸。活性炭脱除氮氧化物的技术主要还包括吸附法、氨气选择性催化还原法和炽热炭还原法。氮氧化物在加入氨气的条件下，经活性炭的催化作用生成水和氮气排入大气。生成的硫酸储存于活性(焦)炭微孔内，可以通过热再生。
　　四、结束语
　　脱硫脱硝一体化技术是控制烟气内SO2和NOx最为有效的途径，同时良好的技术尚应具备同时脱汞的目的，但由于脱硫脱硝一体化技术具有工艺流程复杂，易造成氨泄漏等缺点，因而在今后应着力发展高效、经济的脱硫脱硝一体化技术。
　　参考文献：
　　[1]朱廷钰.烧结烟气净化技术［M］．北京:化学工业出版社，2009.134．
　　[2]毛健雄,毛健全,赵树民等.煤的清洁燃烧[M].北京：科学出版社，1998．


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