燒結(jié)機(jī)煙道脫硝SCR技術(shù)
隨著環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高,燒結(jié)煙氣脫硝已成為鋼鐵企業(yè)環(huán)境治理的重dian.對(duì)3種常見(jiàn)燒結(jié)煙氣脫硝工藝的工作原理、優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比,對(duì)比國(guó)內(nèi)某鋼鐵企業(yè)同等型號(hào)燒結(jié)機(jī)的不同脫硝工藝,從運(yùn)行成本考慮,提出SCR法可作為燒結(jié)煙氣脫硝改造的shou選工藝.
鋼鐵工業(yè)排放的典型污染物包括顆粒物、二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOX）和二e英等。2015 年鋼鐵冶煉企業(yè)的SO2、NOX排放量分別為136.7 萬(wàn)t、55.1t，約占工業(yè)源總排放量的9.7%、5%。在鋼鐵行業(yè)排放的污染物中，其中約78.8%SO2、52.8%NOX來(lái)自燒結(jié)工序，燒結(jié)工序?yàn)殇撹F企業(yè)大氣污染防治的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，燒結(jié)煙氣脫硝已成為鋼鐵企業(yè)煙氣治理的重中之重，選擇可行的脫硝工藝對(duì)鋼鐵企業(yè)穩(wěn)定實(shí)現(xiàn)超低排放至關(guān)重要。
燒結(jié)機(jī)頭NOX形成機(jī)理，燒結(jié)過(guò)程產(chǎn)生的NOX主要包括NO 和NO2，90%以上為NO，5%～10% 為NO2，還有微量N2O。NOx來(lái)源主要有兩部分：一是燒結(jié)點(diǎn)火階段；二是固體燃料燃燒和高溫反應(yīng)階段。NOX產(chǎn)生途徑主要有3種：在燃燒條件下，空氣中的N2和O2反應(yīng)生成熱力型NOX；燃燒過(guò)程中，空氣中的N2和燃料中的碳?xì)浠鶊F(tuán)反應(yīng)生成的HCN、CN 等NOx前驅(qū)物又被進(jìn)一步氧化成為NOX，為快速型NOX；燃料中的氮在燃燒過(guò)程中被氧化成為燃料型NOx。
已有研究表明，燒結(jié)過(guò)程產(chǎn)生的NOX有80%～90% 來(lái)源于燃料中的氮，為燃料型NOX，熱力型和快速型NOX生成量很少。＜1 500 ℃時(shí)，熱力型NOX的生成量很少；＞1 500 ℃時(shí)，隨著反應(yīng)溫度升高，其生成速率按指數(shù)規(guī)律增加，生成量升高。
燃料中氮的熱分解溫度低于煤粉燃燒溫度，在600～800 ℃時(shí)生成燃料型NOX。NOX生成量受到燃料氮含量、氮的存在形態(tài)、燃料粒度、空氣過(guò)剩系數(shù)、燒結(jié)混合料中金屬氧化物等成分的影響。根據(jù)燒結(jié)生產(chǎn)測(cè)算，每生產(chǎn)1 t 燒結(jié)礦約產(chǎn)生0.43～0.57 kgNOX，燒結(jié)煙氣中NOX的濃度一般在200～300 mg/m3。
常見(jiàn)燒結(jié)煙氣脫硝工藝：由于燒結(jié)煙氣具有成分比較復(fù)雜（含顆粒物、SO2、NOX、重金屬、二e英，等）、煙氣量大、溫度變化大等特征，在脫硝工藝選擇上與火力發(fā)電也有所不同。燒結(jié)煙氣中的NO2 由于可與水反應(yīng)生成HNO3，經(jīng)濕法脫硫段洗滌留在漿液中，故燒結(jié)煙氣脫硝的難點(diǎn)在于脫除或降D煙氣中的NOx。SCR（選擇性催化還原）脫硝工藝的原理是在脫硝催化劑作用下向溫度在250～400 ℃的煙氣中噴入還原劑NH3，將煙氣中的NO 和NO2 還原成N2 和H2O。該技術(shù)于20 世紀(jì)70 年代末首先在日本開(kāi)發(fā)成功，80、90 年代以后，歐洲和美國(guó)相繼投入工業(yè)應(yīng)用。其反應(yīng)方程式為：
4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O；
6NO+4NH3→5N2+6H2O；
6NO2+8NH3→7N2+12H2O；
2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O。
SCR 脫硝工藝具有以下特點(diǎn)：1）該工藝是當(dāng)前燃煤發(fā)電行業(yè)脫硝的主流工藝，市場(chǎng)應(yīng)用率約93%～95%，有運(yùn)行方便、轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備少、無(wú)副產(chǎn)品、脫硝效率高、技術(shù)成熟、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點(diǎn)。2）由于燒結(jié)煙氣溫度一般在80～180 ℃，屬于低溫?zé)煔狻Ｈ暨_(dá)到SCR 反應(yīng)溫度需通過(guò)加熱或換熱先將煙氣升溫，溫升越高能耗就越大。