燒結(jié)煙氣脫硫脫硝方面的研究進(jìn)展

蘇立祥 趙瑩

【摘 要】燒結(jié)煙氣中含有大量的NOx和SO2等有害氣體，難以治理，如何有效地去除煙氣中的氮硫化物一直是國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究的熱點(diǎn)。本文主要介紹了燒結(jié)煙氣的特點(diǎn)以及危害，從循環(huán)流化床法、石灰/石膏法和微波法等方面總結(jié)了近年來(lái)有關(guān)燒結(jié)煙氣脫硫脫硝的研究進(jìn)展和各技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)。重點(diǎn)介紹了微波法的特點(diǎn)、應(yīng)用現(xiàn)狀、存在問(wèn)題，得出微波法有望成為處理燒結(jié)煙氣脫硫脫硝的新工藝。

【關(guān)鍵詞】燒結(jié)煙氣;脫硫脫硝;活性炭;微波

1、引言

鋼鐵行業(yè)作為國(guó)家的基礎(chǔ)行業(yè)在經(jīng)濟(jì)方面和社會(huì)發(fā)展中具有重要的作用，但鋼鐵行業(yè)產(chǎn)生的大量SO2和NOx等具有極大的危害。調(diào)查顯示，鋼鐵冶煉過(guò)程中大約有50%～61%的SO2和有47%的NOx是來(lái)自鐵礦燒結(jié)工藝。目前各種處理工藝都不能完全去除SO2和NOx，大量的氮硫化物排放到環(huán)境中，這些物質(zhì)排放后將對(duì)大氣造成污染，對(duì)人類健康也構(gòu)成潛在的威脅。因此，在不影響鋼鐵行業(yè)運(yùn)行的前提下，研究可行高效的去除方法，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境友好發(fā)展，減少氮硫化物的排放已刻不容緩。

2、燒結(jié)煙氣的特點(diǎn)及危害

燒結(jié)煙氣是燒結(jié)混合料點(diǎn)火并且在高溫燃燒的條件下燒結(jié)成型的復(fù)雜過(guò)程中產(chǎn)生的工業(yè)廢氣[1]。SO2濃度在燒結(jié)機(jī)中呈“中部高，兩端低”的分布，NOx濃度則是從頭至尾依次降低。排放出來(lái)的煙氣夾雜著粉塵、有害有機(jī)物和大量的氮硫化物等多種有害氣體，污染成分多。

由于燒結(jié)煙氣的這些特點(diǎn)，在治理方面尚不成熟，從而造成嚴(yán)重的大氣污染，尤其是排放出的硫化物和氮氧化物使得許多重工業(yè)區(qū)以及建筑物多次遭受酸雨的侵蝕，粉塵顆粒使得霧霾在冬天也是常見(jiàn)的現(xiàn)象，對(duì)人們的健康以及居住環(huán)境都有很嚴(yán)重的影響。所以對(duì)燒結(jié)煙氣脫硫脫硝技術(shù)的掌握和研究變得尤為重要。

3、燒結(jié)煙氣脫硫脫硝的現(xiàn)狀及方法

燒結(jié)煙氣脫硫技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)已經(jīng)由原來(lái)的傳統(tǒng)的濕法技術(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)榘敫煞ê透煞?，甚至被新濕法所取代。而脫硝技術(shù)則由于受煙氣溫度的影響，以及投資費(fèi)用的限制，國(guó)內(nèi)外可以應(yīng)用的技術(shù)較少。現(xiàn)有幾種方法比較常用：

3.1循環(huán)流化床法

循環(huán)流化床技術(shù)的原理是利用氫氧化鈣與煙氣中的SO2通過(guò)吸收劑在循環(huán)流化床內(nèi)進(jìn)行中和反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)脫硫的目的。此技術(shù)不僅可以快速脫硫，而且還可以采用還原劑氨與催化劑FeSO4·7H2O共同處理進(jìn)行脫氮[2]。

趙毅[3]等探究了煙氣循環(huán)流化床同時(shí)脫硫脫硝的機(jī)理，采用自主研制的高活性吸收劑，并分析了脫除SO2和NOx效率的影響因素，發(fā)現(xiàn)最佳工藝條件為：反應(yīng)器內(nèi)溫度為50℃;煙氣濕度為6%;SO2和NOx的濃度均可為1000～3500mg/m3;Ca/（S+N）=1.1;反應(yīng)器內(nèi)氣速為1.8m/s循環(huán)倍率為130;煙氣量為400m3/h。

該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便，投資費(fèi)用低，不會(huì)產(chǎn)生廢水，脫硫脫硝的效率可以高于80%避免了“結(jié)垢”和“粘壁”，還可以有效的降低粉塵。但是容易出現(xiàn)塌床問(wèn)題，其副產(chǎn)品成分復(fù)雜，經(jīng)濟(jì)利用價(jià)值不高。

3.2石灰-石膏法

其原理是將石灰石通過(guò)脫硫劑制備循環(huán)系統(tǒng)制成漿液送入到吸收塔中以達(dá)到脫硫脫硝的目的[4]。

姜秀玲[5]對(duì)該技術(shù)在某球團(tuán)脫硫工程實(shí)踐運(yùn)行為例，分析工藝參數(shù)、原理以及運(yùn)行質(zhì)量的影響因素。實(shí)踐證明液氣比、循環(huán)漿液pH值、石灰漿液濃度都控制適宜，排放出的煙氣符合標(biāo)準(zhǔn)。

石灰-石膏法是目前國(guó)內(nèi)外最成熟的脫硫工藝之一，它脫硫效率高，儲(chǔ)量大，由于煙氣不穩(wěn)定的特點(diǎn)，該技術(shù)可以自動(dòng)調(diào)節(jié)煙氣流量、SO2濃度、煙溫來(lái)達(dá)到系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。其副產(chǎn)品為脫硫石膏，處理難度大，易造成二次污染。

3.3微波法

微波通常是指波長(zhǎng)在1mm～1m的電磁波，介于紅外與無(wú)線電波之間，目前國(guó)內(nèi)經(jīng)常使用的兩種微波頻率為915MHz和2450MHz。微波技術(shù)是一項(xiàng)成熟的技術(shù)，隨著燒結(jié)煙氣脫硫脫硝行業(yè)的不斷發(fā)展，特別是在處理難降解SO2和NOx方面有了很大的突破，在煙氣處理方面具有巨大的發(fā)展前景。

4、微波法處理燒結(jié)煙氣中氮硫化物的研究進(jìn)展

微波法降解煙氣中的有機(jī)污染物有兩種方式，直接作用于煙氣時(shí)，會(huì)使煙氣中某些極性較強(qiáng)的分子形成高溫，從而誘發(fā)分子極化旋轉(zhuǎn)作用，加劇有機(jī)物分子活性，促使分子化學(xué)鍵斷裂，降解有機(jī)污染物[6]。有些煙氣中的有機(jī)物不能直接地吸收微波，可先用微波輻射吸波介質(zhì)（活性炭、鋼渣等）通過(guò)吸波介質(zhì)將微波能傳遞給待降解有機(jī)物，以達(dá)到降解煙氣有機(jī)物的目的。

王鑫[7]等采用正交實(shí)驗(yàn)法，利用微波的熱效應(yīng)來(lái)研究活性炭的脫硫效率。研究結(jié)果表明微波功率越大，活性炭層溫度越高，后趨于穩(wěn)定，當(dāng)溫度為550℃時(shí)影響最為強(qiáng)烈，分別觀察原炭及微波改性后活性炭的SEM照片，發(fā)現(xiàn)改性活性炭更有利于吸附有害氣體。

以上研究結(jié)果表明，用微波輻照活性炭進(jìn)行脫硫脫硝的效率高，處理后的廢氣也符合排放的要求。微波技術(shù)與傳統(tǒng)方法相比，不僅降解速率高、反應(yīng)時(shí)間短，而且減少大規(guī)模煙氣處理設(shè)施，節(jié)省成本，實(shí)現(xiàn)了煙氣處理工程小型化，尤其適應(yīng)了目前企業(yè)氮硫化物處理需求。雖然微波技術(shù)處理煙氣效果很好，但在處理煙氣中SO2、NOx方面主要還在試驗(yàn)階段，在實(shí)際應(yīng)用較少，相關(guān)微波煙氣處理技術(shù)及工藝尚不成熟，還需進(jìn)一步研究。

5、結(jié)論

通過(guò)燒結(jié)煙氣的特點(diǎn)以及處理處理技術(shù)可以發(fā)現(xiàn)：一般判斷煙氣處理技術(shù)高效利用的三個(gè)要求為生產(chǎn)成本低、處理效果好、不會(huì)造成二次污染。循環(huán)流化床法、活性炭法、石灰石膏法雖然都能處理燒結(jié)煙氣中的NOx和SO2，但存在著處理效果差、生產(chǎn)成本高和生產(chǎn)效率低等缺點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用方面存在著不足。

微波在處理燒結(jié)煙氣脫硫脫硝方面有著良好的效果，污染物的去除率很高，從而增強(qiáng)了微波法去除燒結(jié)煙氣中氮硫化物的研究。研究表明，用微波法處理煙氣中的NOx和SO2具有其他方法不可比擬的優(yōu)點(diǎn)，微波和吸波介質(zhì)（活性炭）共同作用下去除NOx和SO2的效果更加明顯。

隨著排放標(biāo)準(zhǔn)的日益嚴(yán)格，各國(guó)學(xué)者在處理燒結(jié)煙氣中NOx和SO2等方面進(jìn)行了一些積極的探索。雖然微波法處理氮硫化物的技術(shù)還不夠成熟，但是其在燒結(jié)煙氣處理中的潛在價(jià)值和優(yōu)勢(shì)不容忽視。隨著微波法的逐漸成熟，在燒結(jié)煙氣處理領(lǐng)域不斷發(fā)展，作為一種極具潛力的處理方法，微波技術(shù)有望成為處理燒結(jié)煙氣脫硫脫硝的新工藝。

【參考文獻(xiàn)】

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[4]胡俊鴿，張東麗，曲余玲.燒結(jié)煙氣脫SO2技術(shù)的發(fā)展[J].冶金叢刊，2009（3）：36-40.

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[7]王鑫，閆淑梅，劉皓磊.微波輻射活性炭脫硫技術(shù)的實(shí)驗(yàn)研究[J].吉林電力，2007，35（2）：12-15.