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活性炭法烧结烟气净化技术研究及应用

2020-08-19 00:39

  活性炭法烟气净化技术由于其技术的先进性已成为钢铁企业实现绿色及可持续发展的一个重要技术选择。活性炭法具有高效脱硫脱硝脱二噁英及重金属性能,其工艺简单,占地面积小,系统无二次污染物产生且副产物可回收利用。相比于半干法+SCR,总投资更具有优越性。本文研究了新型低温炭基催化剂,研制了具有多床层模块化结构的脱除塔、集加热与冷却于一体的活性炭再生塔及具有多点卸料功能的链式斗提机,并对系统进行了仿真研究,结果表明该系统流场均匀,达到设计要求,能实现稳定运行。目前中冶长天已与宝钢湛江钢铁有限公司签订了2台550m~2烧结机烟气净化系统工程承包合同,随着该技术成本的降低和产业化的进一步推广,将会产生巨大的社会及经济效益。

  钢铁行业为推进我国工业化、城镇化的发展做出了重要贡献,但同时我国钢铁工业环保水平低,单位产量污染物排放量较高,已严重制约钢铁产业整体竞争力的提高。为控制污染物排放,国家环保部制定了《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》,指出自2015年1月1日,现有钢铁企业烧结、球团执行以下大气污染物排放限值:SO2200mg/m3、NOx300mg/m3、二噁英类0.5ng-TEG/m3。可见,钢铁行业大气污染治理已由原来的除尘、脱硫提升为SO2-NOx-二恶英等多污染物协同控制。目前,国内脱硫技术趋于成熟,脱硝脱二噁英仍处于起步阶段。2000年,当日本政府于提出执行二恶英排放浓度标准后,日本钢铁公司新建烧结烟气处理工艺全部采用活性炭吸附工艺。活性炭法烧结烟气净化技术是一种可资源化的干法烟气处理技术,具有节水、脱硫、脱硝、脱二噁英、脱重金属、除尘及除去其他微量有害烟气成分(如HCl、HF、365betSO3等)的功能,同时可回收国内紧缺的硫资源(高浓度SO2可制备浓硫酸等)。

  国内钢铁行业主要关注的多污染物控制技术为半干法脱硫+SCR脱硝(长流程)和活性炭法(短流程)。半干法脱硫+SCR脱硝由于工艺流程较长,占地面积较大,副产物难以处理,二噁英未实现真正治理,对烟气加热所需热能较大,因此暂未应用于烧结烟气治理,目前处于积极探索阶段。活性炭法作为一种先进的烟气净化方法,污染物综合治理能力无与伦比,副产物可实现很好的资源化再利用(副产高浓度SO2可生产硫酸,炭粉可用作烧结或高炉燃料),而且再生时只需对少量的活性炭加热,能耗低,其主要技术及性能参数见表1。

  活性炭法初期投资较“半干法+SCR”高,但运行费用却低于“半干法+SCR”,以国内某大型烧结机估算,脱硝率为40%时,1年后“半干法+SCR”总投资(初期投资+运行费)将超过活性炭法;脱硝率为80%时,6年后“半干法+SCR”总投资将超过活性炭法,如图1所示。

  中冶长天于2006年开展活性炭法烟气净化技术的研究,并于2012年联合清华大学、宝钢共同承担了国家“863”项目,开展活性炭法半工业化应用研究,建设了处理30000m3/h烧结烟气的半工业化试验装置(图2、图3),可实现脱硫率98%,脱硝率60%(图4)。

  现行工业脱硫脱硝活性炭的脱硝效率还不是很高,为了满足越来越严格的环保要求,研制了第一代低温脱硝炭基催化剂。研究了原煤配比、活化方法及负载物类型等对催化剂强度及脱硝催化活性的影响,研制了高强度、高活性的低温炭基催化剂,并对其性能进行表征与评估。针对成型制备技术,考察各种粘结剂、混合时间、搅拌速率、挤压压力、活性温度、活化时间等因素对颗粒状催化剂的抗压强度和SCR活性的影响,确定了最优的生产工艺参数。炭基催化剂研制技术路线所示。

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