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烧结烟气的处理优化

【摘要】:
烧结烟气污染物的排放特征分两种:1. 二氧化硫、2. 氮氧化物;以及处理工艺是石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺;应对措施以及优化控制后的效果。

一、烧结烟气污染物排放特征

1. 二氧化硫

烟气中的SO2主要来源于铁矿石和固体燃料(无烟煤、焦粉与焦化除尘灰)(1)。铁矿石中的硫通常以硫化物(FeS2、CuFeS2等)、硫酸盐(BaSO4、CaSO4、MgSO4等)的形式存在,燃料中的硫多以有机硫的形式存在,硫化物与有机硫分解后很快和O2反应而氧化为SO2,而硫酸盐在分解反应中释放出SO2。每生产1t烧结矿需要燃料约35~55kg,烧结烟气中的SO2主要来源于烧结用固体燃料。

2.  氮氧化物

烧结过程产生的NOx主要包括NO和NO2,90%以上为NO,5%~10%为NO2,还有微量N2O。NOx来源主要有两部分:一是烧结点火阶段,二是固体燃料燃烧和高温反应阶段。NOx产生途径主要有3种:在燃烧条件下,空气中的N2和O2反应生成热力型NOx;燃烧过程中,空气中的N2和燃料中的碳氢基团反应生成的HCN、CN等NO前驱物又被进一步氧化成为NOx,为快速型NOx;燃料中的氮在燃烧过程中被氧化成为燃料型NOx。

已有研究表明,烧结过程产生的NOx有80%~90%来源于燃料中的氮,为燃料型NOx,热力型和快速型NOx生成量很少。低于1500℃时,热力型NOx的生成量很少;高于1500℃时,随着反应温度升高,其生成速率按指数规律增加,生成量明显升高,烧结燃烧温度为1200~1400℃,燃料中氮的热分解温度低于燃烧温度,在600~800℃时生成燃料型NOx。NOx生成量受到燃料氮含量、氮的存在形态、燃料粒度、空气过剩系数、烧结混合料中金属氧化物等成分的影响。生产1t烧结矿产生NOx约0.4~0.65kg,烧结烟气中NOx的浓度一般在200~300mg/m3。

 

二、烧结烟气处理工艺

 石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺

车间现有的两台烧结机在烟气末端处理工艺采用石灰石—石膏湿法烟气脱硫工艺技术,整套系统由SO2吸收系统、烟气系统、石灰石浆液制备系统、工艺水系统、事故处理系统、石膏处理系统、废水处理系统、排空系统等子系统组成。

其工作原理:烧结机产生的烟气,通过增压风机升压经冷却除氟装置降温进入脱硫塔。在塔内烟气与脱硫浆液接触,烟气中SO2与浆液中的碳酸钙发生系列化学反应,生成亚硫酸钙,亚硫酸钙经脱硫塔底部鼓入的空气强制氧化后最终结晶为石膏(CaSO4•2H2O),将烟气中的SO2脱除。与此同时,在脱硫浆液的水洗作用下,烟气中残余的粉尘得到进一步的清除。经脱硫和进一步除尘的烟气,经由上升管进入脱硫塔上部,并排出。

 

三、应对措施

 优化烧结燃料结构,降低源头物料S、N含量

(1)烧结工序中产生的NOx有90%以上是由燃料燃烧产生的。控制燃料中氮元素含量,最直接有效的方法是选用含氮量较低的焦粉作为烧结燃料。

(2)烧结车间烧结用固体燃料由无烟煤、焦粉和焦化除尘灰组成。煤粉与焦粉为单品种配加,根据库存情况,不定期进行煤和焦粉的切换,单吃一种燃料。

(3)注意原料矿粉中硫的含量,在条件许可的情况下尽量少量配加,特别是固体冶金废料的配吃,要做到均匀。并严格控制每次变堆加入量,减少由于这些原料的配加引起烧结烟气中SO2与NOx浓度的突然变化,造成限值超标。

(4)控制点火的空燃比,实现微负压点火,降低煤气引入N的浓度

 

 四、优化控制后效果

通过优化控制,正常生产过程烧结烟气中NOx排放量低于规定的每小时300mg/m3,不用再为了降低烟气中NOx浓度而采取降低综合上料量或开冷风阀来稀释,保证烧结生产的稳定性与连续性。从而提高了烧结矿的产质量水平。

 

 

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