烧结机烟气治理毕业论文

摘 要:在烧结过程中由于燃料的燃烧产生大量的氮氧化物,通过改变燃烧条件可以控制NOx的生成,这种技术称为低NOx燃烧技术;但这种技术NOx降低率不高,一般不超过75%,要进一步降低NOx的排放,就必须采用烟气脱硝技术。通过多种脱硝技术的比较,本文分别从反应机理、反应过程、反应使用的催化剂及还原剂、影响因素等几个方面重点分析了比较成熟的SCR(选择性催化还原)技术。 关键词:烧结 氮氧化物 SCR 中图分类号:TQ51 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2012)05(b)-0106-01烧结过程是一个高温燃烧条件下的复杂物理、化学过程,在高温烧结过程中产生SO2、NOx、HCl、HF、CO2、CO、二恶英等多种污染物和粉尘的废气。烟气脱硝将是继烟气脱硫之后国家控制大气污染物排放的又一个重点领域。随着我国对环境保护的日益重视,“十二五”期间,烟气脱硝将逐步大力开展。 1 烧结过程中氮氧化物的生成 氮氧化物是指空气中主要以一氧化氮和二氧化氮形式存在的氮的氧化物。其中占主要成分的是NO和NO2,一般将两者统称为以氮氧化物,用NOx表示。 钢铁厂烧结过程中的NOx主要来源于烧结过程中燃料的燃烧。一般情况下燃烧过程中产生的氮氧化物主要是NO和NO2,这二者统称为NOx,在低温条件下燃烧还会产生一定量的N2O。燃烧过程中生成NOx的种类和数量除了与燃料性质相关外,还与燃烧温度和过量空气系数等燃烧条件密切相关。 2 燃烧过程中降低NOx排放技术 降低燃烧过程中NOx排放技术已经得到了广泛的研究和应用。目前,降低NOx排放技术可以分为低NOx燃烧技术和烟气处理降低NOx技术两大类。通过NOx的生成机理可以发现,燃烧条件对NOx的生成和排放有很大影响,适当调整燃烧条件,就有可能减少NOx的生成和排放。通过改变燃烧条件来控制NOx生成的技术称为低NOx燃烧技术。 3 选择性催化还原烟气脱硝技术 采用改进燃烧技术来控制NOx的效果比较好,并且投资费用和运行费用都较低,但NOx降低率不高,一般不超过75%,要进一步降低NOx的排放,就必须采用烟气脱硝技术。烟气脱硝技术按照脱除原理可以分为催化分解、催化还原、非催化还原、吸收法、吸附法、电子束法等,按照工作介质可以分为干法和湿法两种;SCR脱硝技术由于其效率高,选择性强、经济性好等优点在工业上应用最为广泛,其应用范围包括:电厂锅炉,工业锅炉,化工厂和钢铁厂等企业。SCR脱硝装置现在得到越来越广泛的应用。 脱销机理 目前对于固定源烟气中NO的还原主要采用以NH3为还原剂的SCR方法。在没有催化剂的条件下,NO与NH3的反应温度区间在900℃～1100℃之间。通过使用催化剂,反应温度大大降低,上述反应可在300℃～450℃之间进行。在有过量O2存在的条件下,在NH3/NO摩尔比为1的情况下,脱硝效率可以达到90%。 反应机理 现在人们普遍认同在SCR反应中,NO通过下面反应生成N2: 4NH3+4NO+O2→4N2+6H2O 催化剂 SCR常用有三种催化剂:贵金属催化剂、金属氧化物催化剂和沸石催化剂。贵金属催化剂早在20世纪70年代就已经开发出来,这种催化剂对NOx的选择性非常有效,但同时这种催化剂对NH3的氧化也有催化作用,因此在SCR工艺中,贵金属催化剂很快被金属氧化物催化剂所取代,目前商业应用的一些贵金属催化剂兼有NOx还原催化和CO氧化催化两种功能。 目前,工业SCR中应用的催化剂主要是采用负载在TiO2上的V2O5-WO3或者V2O5-MoO3作为催化剂。 反应过程主要步骤 (1)反应物NOx、NH3和O2等从烟气中扩散至催化剂的外表面(外扩散)。 (2)反应物NOx、NH3和O2进一步向催化剂中的微孔表面扩散(内扩散)。 (3)反应物NH3等在催化剂表面吸附(吸附)。 (4)反应物在催化剂表面活性中心进行反应,NO与NH3反应生成N2和H2O(表面化学反应)。 (5)反应生成物N2和H2O从催化剂表面上脱附到微孔内(解吸附)。 (6)脱附下来的H2O和N2从微孔内向外扩散到催化剂外表面(内扩散)。 (7)H2O和N2从催化剂外表面扩散到主流气体中被带走(外扩散)。 研究表明SCR脱硝反应控制步骤为(3)和(4),NH3在催化剂表面的吸附是SCR反应的关键步骤。 工艺流程 SCR脱硝反应系统在火电厂置于锅炉之后,其布置方式有三种,即高温高尘布置方式、高温低尘布置方式以及低温低尘布置方式;大多数工业上大多采用高温高尘布置方式;后两种方式因为运行困难、可靠性不高以及增加能源消耗等原因,现在一般不采用。 工艺选择 SCR脱硝工艺中最常见的还原剂有液氨、尿素和氨水。还原剂不同,SCR脱硝工艺也会有所不同,尿素法是先将尿素固体颗粒在容器中完全溶解,然后将溶液泵送到水解槽中,通过热交换器将溶液加热至反应温度后与水反应生成氨气;氨水法,是将25％的含氨水溶液通过加热装置使其蒸发,形成氨气和水蒸汽;纯氨法是将液氨在蒸发器中加热成氨气,然后与稀释风机的空气混合成氨气体积含量为5％的混合气体后送入烟气系统。 利用液氨作为还原剂的SCR脱硝系统由SCR催化反应器、氨储存及供应系统、氨喷射系统、空气供应及相关的测试控制系统等组成。 与以液氨为还原剂的SCR脱硝工艺比较,以尿素或氨水为还原剂的SCR工艺仅仅是氨气的制备方式不同,其余部分均相同。 用氨水作为还原剂时,可以在安全方面较无水液氨得到较大改善。氨水储罐可以设计成非耐压型的锥顶罐,与无水液氨的耐压储罐相比,可以节约大量费用。同时由于氨水上方NH3的蒸气压力较无水液氨低得多,氨水运输过程的安全性也大大增加。 脱硝效率的主要影响因素 在SCR脱硝工艺中,影响脱NOx效率的主要因素使SV值、反应温度、反应时间、催化剂性能、NH3/NOx摩尔比等。 4 结语 钢铁工业烧结工段是大气的污染重要污染源,其烟气粉尘治理必须贯彻综合治理的原则。改革工艺、采用先进的工艺及设备,努力降低能耗和原料消耗,以减少生产工艺废气的排放,这是减少废气排放的根本途径之一。同时要积极采用高效节能的治理方法和设备,强化废气的治理、回收,大力开展综合利用。烧结烟气粉尘的治理必须在充分了解粉尘颗粒特性、烟气特性的基础上全面考虑有关因素,通过技术经济指标分析做出合理的选择。 参考文献 [1] 杨飏．氮氧化物减排技术与烟气脱硝工程[M]．北京:冶金工业出版社,2007. [2] 钟秦.燃煤烟气脱硫脱硝技术及工程实例[M]．北京:化学工业出版社,2002.

氨法脱硫现状分析和解决办法以及烧结机烟气脱硫工艺选择氨法脱硫以其脱硫效率高，副产物硫酸铵能有效利用，运行费用低，无废水、废渣，符合循环经济理念等优点被业内看好。但是，根据当前市场已投入运行的某些氨法脱硫装置实际情况来看，存在颇多问题，其工艺技术的可靠性和成熟度愈来愈引起人们的质疑和关注。一、 存在的问题1、氨逃逸，脱硫现场氨味浓厚、刺鼻。2、脱硫剂—液氨用量大，其利用率不足30~40%，损耗达60~70%以上，氨硫比只有1:1左右（理论上有1:），浪费十分严重。3、脱硫尾气烟雾浓厚，烟尾长达数公里不散，视觉感观很差，且伴有硫酸雨（严重气溶胶）。4、脱硫设备表面及其周边设备腐蚀严重。5、脱硫副产物硫酸铵也带有强烈的刺鼻熏味，氨味浓烈。6、人们担心，烧结烟气脱硫副产物硫酸铵中重金属和二恶英严重超标，不能作为农用化肥使用。针对上述实际存在的问题和人们的担心，我公司多次派员深入烟气脱硫现场进行调研和采样分析。我们认为：造成上述问题发生的根本原因是工程设计部门对化学工艺的不理解而致。氨法脱硫技术在学术上属于化学工程，尤其是化学反应工程的尖端课题，它集中了几乎所有化学工程设备的属性，是一个典型的化学吸收过程和典型的化学系统工程，属于国际化学工程科学与工程学术领域的前沿， 而非化学方程式那么简单。二、 问题剖析和解决方法1、关于氨逃逸问题氨，作为脱硫剂在常温常压下是气体，极易挥发。因此，氨法脱硫的首要问题是围绕如何控制氨的易挥发性，防止氨随脱硫尾气溢出和损失，造成对环境的污染。烟气脱硫是典型的化学吸收过程，其原理是：①气相中的SO 2进入液相，与液相中的亚硫酸二铵反应，生成亚硫酸一铵；②气相中SO 2和NH 3浓度决定于液相中的平衡浓度。根据我公司的基础研究，SO 2浓度与亚硫酸一铵浓度平方成正比，与亚硫酸二铵浓度呈反比；NH 3浓度与总铵和亚硫酸二铵浓度成正比，与亚硫酸一铵浓度成反比。因此，实际设计中，应充分考虑优化设计这些浓度，使得在满足脱硫效率的情况下，氨的平衡浓度小于1mg/Nm3。实际设计和运行中，氧化和循环量是决定因素，吸收液循环量十分重要，选择不当，要么能耗过大，要么导致氨逃逸无法控制，要么带来严重的气溶胶污染，脱硫效率和氨的利用率无法得到保障等。申川氨法拥有的氨回收段的逆流脱硫工艺和并流脱硫塔工艺技术，具有克服氨挥发损失的优点，氨溢出量不超过1mg/Nm3，能够确保优良的氨逃逸控制性能。2、关于亚硫酸铵的氧化问题由于亚硫酸铵是反应中间产物，其特性可逆不稳定，常温下易分解与还原，产生NH 3和SO 2，使得脱硫效率低下，NH 3和SO 2又随脱硫烟气逃逸。脱硫现场和脱硫烟气所到之处，之所以散发氨气异味就是由此原因，同样脱硫副产物硫酸铵中如有浓烈的刺鼻氨味，也是由于硫酸铵中大量夹带亚硫酸铵水溶液挥发而致。解决问题的关键就是必须强制对亚硫酸铵的氧化，才能避免氨法脱硫尾气对周边环境的影响；只有深度氧化，才能使硫酸铵中不含亚硫酸铵溶液；由于不产生任何异味，才能确保副产物存放环境的安全。申川氨法技术亚硫酸铵氧化效率其保证值控制在95~99%以上，因此，在包头东方希望铝业2x350MW 机组烟气脱硫现场和副产物硫酸铵中都无异味产生。某钢厂烧结氨法脱硫其现场和副产物硫酸铵中散发浓烈的氨水异味，就是因为氧化率低或没有氧化，致使硫酸铵中夹带大量亚硫酸溶液挥发所为。

综合抑尘技术主要包括柏美迪康生物纳膜抑尘技术、云雾抑尘技术及湿式收尘技术等关键技术。生物纳膜抑尘技术，生物纳膜是层间距达到纳米级的双电离层膜，能最大限度增加水分子的延展性， 并具有强电荷吸附性；将生物纳膜喷附在物料表面， 能吸引和团聚小颗粒粉尘，使其聚合成大颗粒状尘 粒，自重增加而沉降；该BME技术的除尘率最高可达99% 以上，平均运行成本为元/吨。云雾抑尘技术是通过高压离子雾化和超声波雾化 ，可产生1μm~100μm的超细干雾；超细干雾颗粒细密，充分增加与粉尘颗粒的接触面积，水雾颗粒与粉尘颗粒碰撞并凝聚，形成团聚物，团聚物不断变大变重，直至最 后自然沉降，达到消除粉尘的目的；所产生的干雾颗粒，30%~40%粒径在μm以下，对大气细微颗粒污染的防治效果明显。湿式收尘技术通过压降来吸收附 着粉尘的空气，在离心力以及水与粉尘气体混合的双 重作用下除尘；独特的叶轮等关键设计可提供更高的 除尘效率。适用于散料生产、加工、运输、装卸等环 节，如矿山、 建筑、采石场、 堆场、港口、 火电厂、钢铁 厂、垃圾回收处理等场所。 在混合料的转运、加水及混合过程中，产生含粉尘和水气的废气。热返矿工艺产生大量的粉尘－水政气共生废气，该废气温度高、湿度大、含尘浓度高，是治理的重点。冷返矿工艺由于温度低，不产生大量的水蒸气，只在物料转运点产生含尘废气。解决混合料系统废气治理的关键是尽可能采用冷返矿工艺。混合料系统的除尘应采用湿式除尘，除尘设备可采用冲激式除尘器等高效除尘设备。 （1）烧结机废气除尘含铁原料烧结主要使用抽风带式烧结机。烧结机产生的废气主要含粉尘和SO2、NOX等有害物质。烧结机废气的除尘，可在大烟道外设置水封拉链机，将大烟道的各个排灰管、除尘器排灰管和小格排灰管等均插入水封拉链机槽中，灰分在水封中沉淀后，由拉连带出。除尘设备一般采用大型旋风除尘器和电除尘器。（2）烧结机烟气中二氧化硫的治理①高烟囱排放烧结机烟气中二氧化硫的浓度一般在500～1000mL/m3，高的达到4000～7000Ml/m3。该废气的排放量大，若回收在经济性上还有一些问题，故大部分国家仍以高烟囱排放为主。按照烧结生产的需要，烟囱高度100～120m即可。但为保护环境，许多发达国家采用更高的烟囱，如美国烟囱最高达360m，英国260m，日本达230m。中国包钢烧结厂目前采用低硫原料、燃烧，烧结烟气不需脱硫，经200m高的烟囱排放后，SO2最大落地浓度在以下。②烟气脱硫在烧结机烧结时产生的烟气中,二氧化硫的浓度是在变化的.其头部和尾部烟气含SO2浓度低,中部烟气含SO2浓度高。为减少脱硫装置的规模，可只将含SO2浓度高的烧结尾气引人脱硫装置。世界各国烧结机脱硫研究已进入实用阶段。如日本的氨硫铵法、石灰石膏法、钢渣石膏法；前苏联的是灰石膏法和循环菱镁矿法以及我国的苟性苏打亚硫酸盐法等。图11－3使氨硫铵法脱硫的工艺流程图。该法是以亚硫酸铵溶液作为吸收剂，生成亚硫酸氢铵，它再与焦炉中排出的氨气反应，生成亚硫酸铵。亚硫酸铵又作为吸收剂，再与SO2反应。这样往复循环的反应，亚硫酸铵的浓度愈来愈高。到一定浓度后，将部分溶液提取出来，进行氧化，浓缩成为硫酸铵回收。2、烧结机尾除尘烧结机尾部卸矿点，以及与之相邻的烧结矿的破碎、筛分、贮存和运输等点含尘废气的除尘，优先选用干法除尘，这样可以避免湿法除尘带来的污水污染，同时也有利于粉尘的回收利用。烧结机尾气除尘大多采用大型集中除尘系统。机尾采用大容量密闭罩,密闭罩向烧结机方向延长,将最末几个真空箱上部的台车全部密闭,利用真空箱的抽力,通过台车料层抽取密闭罩内的含尘废气,以降低机尾除尘抽气量.除尘设备优选采用电除尘器。图11－4是烧结机废气处理工艺流程图。3、整粒系统除尘整粒系统包括冷烧结矿的破碎和多段筛分，它的除尘抽风点多，风量大，必须设置专门的整粒除尘系统。该系统设置集中式除尘系统，采用干式高效除尘设备，一般采用高效大风量袋式除尘器或电除尘器。 （1）球团竖炉烟气除尘在利用铁矿粉和石灰、皂土、焦粉等添加剂混合造球时，在竖炉中进行焙烧的过程产生烟气。该烟气大多采用干式除尘处理，除尘设备可采用袋式除尘器或电除尘器。采用旋风除尘器和多管除尘器达不到国家排放标准，故不宜使用。图11－5是8m3球团竖炉烟尘工艺流程图。（2）球团竖炉烟气除硫对球团竖炉烟气中的SO2，尚未采取有效的治理措施。处理的方法主要是对高硫燃烧初步脱硫和回收烟气中的二氧化硫。如日本钢铁公司采用（NH4）2SO3作吸收剂，吸收废气中的二氧化硫后，再与焦炉煤气中的NH3反应，使吸收液再生并返回烧结厂再用。吸收液的一部分抽出氧化，然后制取硫酸铵。美国在烧结机废气中加入白云石等物料，配合使用袋式除尘器，既除尘又除二氧化硫。

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钢铁厂废气处理方法有哪些

吸附脱附浓缩-催化燃烧方法即：当有机废气的流量大、浓度低、温度低、采用催化燃烧需消耗大量的燃料时，可先采用吸附手段将有机废气吸附于吸附剂上并进行浓缩，然后通过热空气吹扫，使有机废气脱附成为高浓度有机废气后再进行催化燃烧。

钢铁厂废气处理工艺流程

钢铁厂废气处理工艺流程：废气收集→除尘预处理→废气吸附脱附→催化燃烧→排气达标高空排放

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