烧结烟气治理综合技术ppt

2. 粉尘治理技术
2.3 粉尘治理工艺
常用工艺：电除尘、机械除尘、过滤除尘和洗涤除尘
1. 静电除尘器
特点：处理烟气量大，压力损失小，除尘效率高 >95% 问题：烧结粉尘所含高电阻率化学物（碱金属氯化物、重金
属氯化物和钙氧化物）致使脱除效率降低
新式除尘器：采用能源脉冲叠加方式、移动电极静电除尘器 （MEEP）、超高压宽极距电除尘器（ESCS）
将煤炭热解气，即还原性气体（CO/H2/CH4及HCN/NH3）
随烟气循环进入烧结过程
3. SO2与NOX治理技术
烟气脱硝技术
干法：选择性催化还原法（SCR）、选择性非催化还原法
（SNCR）、非选择性催化还原法（NSCR）、活性炭吸附法、
电子束照射法
湿法：碱或酸吸收法、络合吸收法、氧化吸收法等
烟气成分： 微细粒粉尘（PM1、2.5、10） CO、CO2、SO2、NOX等有害气体 多氯代二苯并二噁英、呋喃（PCDD/Fs）等微量高致癌物质
重金属（Hg、Pb、Zn、Cr、Cu、Cd，等）
酸性气体（HF、HCl等）、碱金属（K、Na等）
基本特点：
成分复杂、含尘量大 水分高（10%左右）、温度及成分波动大
2. 粉尘治理技术
表2-5 比利时根特安塞尔米塔尔烧结厂（2个）静电除尘效果
参数 烧结厂1 粉尘/ mg/Nm3
【2008年】
烧结厂2 粉尘/ mg/Nm3
年平均值
标准差 最小值 最大值 中间值
20.01
9.64 6 67.3 17.1
42.72
9.72 25.6 100.6 40.5
95%百分位
2. 粉尘治理技术
表2-3 烧结机头除尘灰 X -荧光元素分析 /%（莱钢4#烧结机）
TFe 一电场 43.98 二电场 25.13 三电场 13.54 CaO 7.08 3.86 4.42 MgO 1.97 1.37 1.62 SiO2 4.80 3.04 2.00 Al2O3 1.46 1.46 1.37 TiO2 0.10 0.06 0.04 S 1.09 1.27 1.21 K2O 8.25 17.00 18.95 Na2O 1.87 1.80 3.23 Cl5.74 21.06 28.47
2.733.62
Cr
2.96.12
Pb
0.010.24
Na2O
39.07
Ni 0.003
7.557.83
Cd 0.0009
0.432.17
TiO2 0.099
1.011.04
0.030.34
0.100.31
0.0050.17
0.040.15
0.095.98
0.5831.6
静电除尘灰元素组成： 烧结常规元素、碱金属元素及微量重金属元素（ Zn、 Cu、 Cr、 Pb、Cd等）
出气浓度
56-120 mg/Nm3
7000t烧结矿/天
烟气流量 620000~750000Nm3/h 12000吨/天 烟气流量 催化剂：Pt
450mg/Nm3降为
37mg/Nm3 脱除率 >90% 催化剂：块矿（亚 3 410 mg/Nm 降为100gasite 洲的褐铁矿、 矿石）， 120 mg/Nm3 使用完后作为高炉 脱除率 70~75% 或烧结原料
1. 国内外烧结烟气排放的现状
1.4 国内烧结烟气排放简况
烧结机排放的颗粒物、SO2、NOX、二噁英，分别占其钢铁企业 排放总量的 35%、85%、50%、90%以上
烟气量4000~6000 Nm3/t成品烧结矿
粉尘浓度高，粉尘平均排放浓度约为 102 mg/m3 （采用电除尘 器），未满足最新排放标准要求； SO2 排放浓度较高， SO2 一般为 400~1500 mg/m3 （特例，攀钢 4000~8000 mg/m3）二噁英一般为3~5 ng-TEQ/m3，未满足最新
50
监控 位置
二氧化硫
烧结机 球团焙烧 设备 氮氧化物 氟化物 二噁英类 烧结机机尾 带式焙烧机 机尾
600
500 6 1.0 ng-TEQ/Nm3
200
300 4 0.5 ng-TEQ/Nm3 车间或 生产设 施排气 筒
颗粒物
50
2012.10.1-2014.12.31 现有企业执行
30
2012.10.1 新建企业执行 2015.1.1 现有企业执行
3000 350
300 2500 250
二氧化硫含量/ NOX/ppm ppm
2000
0 ppm 500 ppm 1000 ppm 2000 ppm
1 3
1 2 3 4
0 ppm 550 ppm 1200ppm 2000ppm
200
2 4
1500
150
1000
100
500
50
00 00
2
4
56
8
10 10 12
SCR 实例
1.2~1.3 百万Nm3/h
截至2010年，欧洲尚未有应用的报道。
3. SO2与NOX治理技术
实验室模拟烟气循环烧结试验结果 SO2 ：循环烟气 中的 SO2 气体在 最终烧结烟气 中得到了明显 的富集。 NOX ： 循 环 气 体中一定含量 的 SO2具有降低 烟 气 中 NOX 含 量的效果。
14 15 16
18
20 20 22
24 25 26
烧结时 间/min 烧结时间 /min
4. 二噁英治理技术
二噁英来源：烧结过程存在其生成所需的反应物（碳、氯）、
催化剂（铜、铁离子）和适宜的温度（250~450oC）。
生成位置：二噁英在烧结机上不仅在干燥带中产生，而且在燃
烧带和烧结带的排烟道中也产生（见图2-3、2-4）。
HCl HF
PCDD/F Pb Hg、Tl、Cd 的总和 温度
<60 145
0.31 - 30 0.34 - 1
<0.1 0.17 0.007 100
mg/Nm3 mg/Nm3
ng/Nm3 mg/Nm3 mg/Nm3
o
石灰 石灰
C
添加合适的吸附剂，可达到除尘、脱硫、降低二噁英及重金属 污染物的作用，但碱吸收法对脱除NOX的作用不明显
3. SO2与NOX治理技术
SO2治理工艺存在问题
1. “钙基”法脱硫工艺 消耗资源、排放固废、排放二氧化碳 不能有效地回收硫资源，还将硫资源变成了污染环境的固废 物 已投运的装置，运行效果差，易出现严重的结垢和堵塞问题 2. “氨—硫铵”法脱硫工艺 消耗大量NH3，且逃逸严重，设备腐蚀严重
染物治理工艺都会造成投资与运营成本高等问题
4. 设备运行过程中不同程度地存在易堵塞、腐蚀，成本高；
5. 副产物的无害处理与综合利用
2. 粉尘治理技术
2.1 粉尘粒度
粗颗粒，粒径为100m左右 细颗粒PM1，粒径为0.1~1m
图2-1 不同烧结机烟气中粉尘的粒度及质量分布（德国）
2. 粉尘治理技术
机头比机尾PM10、PM2.5含量高 烧结工艺排入大气的PM10中主要成分为PM2.5
2. 粉尘治理技术
2.2 粉尘化学成分分析
表2-2 欧洲烧结厂排放粉尘的元素含量范围/wt-%
TFe Cl S Si C P K Ca Al Mg
43.749.9
Zn
2.925.8
Mn
0.224.07
Cu
表2-1 烧结机机头、机尾中PM2.5、PM10的比例及除尘效率 （取自韶关钢铁厂）
机头分粒径质量浓度/mg/m3 粉尘 除尘器前 粒径占粉尘比例 除尘器后 粒径占粉尘比例 除尘效率 270.30 100.00 4.80 100.00 98.22 PM10 138.47 51.23 4.77 99.38 96.56 PM2.5 118.20 43.73 4.08 85.00 96.55 机尾分粒径质量浓度/mg/m3 粉尘 3445.30 100.00 9.93 100.00 99.71 PM10 269.02 7.81 4.29 43.20 98.41 PM2.5 213.52 6.20 3.62 36.46 98.30
图2-2 在静电除尘器或旋风分离器后安装袋式除尘器的基本流程图
2. 粉尘治理技术
表2-6 欧洲三个烧结厂带式烧结机采用袋式除尘器效果 （不莱梅安塞尔米塔尔、钢联林茨和多纳维茨 ）
参数 粉尘 SO2 进入量 80 - <500 450 - <800 排出量 0.73 - 15 225 - <500 单位 mg/Nm3 mg/Nm3 石灰 /活性炭 添加物
表2-7 SCR工艺及实例
添加剂：NH3/尿素 催化剂：V2O5/WO3 SCR 工艺 载体：TiO2 可能催化剂： 氧化铁及铂 温度：300~400oC 1975年 Kawasaki Steel Corporation, Chiba Works, Japan（川崎） 1979年 Nippon Kokan, Keihin Works, Japan 经除尘、脱 硫后干净气 体 进气浓度 180-600 mg/Nm3 催化剂失活 烟气预热，降低余热回收 可能性 NH3泄露：1~3ppm 影响
表2-8 国内某烧结厂烧结机头、机尾的烟气及飞灰中二噁英含量
样品 类型 烟气 机尾 机头电除尘 飞灰 机尾电除尘 采样 位置 机头 采样 个数 6 3 2 1 实测浓度 平均浓度 毒性当量浓度 平均毒性当量浓度 质量分数/I-TEQ ng/m3 (/kg) 0.19-0.72 0.0046-0.0051 0.66-1.50 0.015 0.48 0.0049 1.08 -
37.6
61
粉尘排放量年平均值维持在20-42 mg/Nm3左右
2. 粉尘治理技术
2. 袋式除尘器
特点：具有除尘效率不受颗粒电阻率的影响，捕集微米、亚
微米级粉尘效率高的特点 采用袋式除尘器，既可去除粉尘，也可去除酸性气体（注入 石灰或碳酸氢钠溶液）及去除PCDD/F、PAH等有机污染物 （注入粉末褐煤、活性炭等吸附剂）
表2-4 烧结电除尘灰中主要有价元素分析 /%（2009年湘潭钢铁公司）
取样 1#灰 2#灰 3#灰 TFe 52.36 34.42 27.88 CaO 7.65 7.57 6.56 SiO2 5.38 3.79 3.13 MgO Al2O3 CuO 2.23 1.60 1.57 1.47 1.28 1.05 0.06 0.23 0.32 PbO 0.53 6.44 9.35 ZnO 0.04 0.21 0.26 K2O 0.67 7.67 10.21 Na2O Bi2O3 0.13 0.44 0.60 0.06 0.08 0.12
湘钢、宁钢：石灰石-石膏法
攀钢：有机胺法烟气脱硫工艺 柳钢、武钢：氨-硫酸铵法烟气脱硫工艺 长钢：循环流化床（CFB-FGD）法烟气脱硫工艺 首钢：密相干塔法烟气脱硫工艺
马钢：MEROS法脱硫工艺
1. 国内外烧结烟气排放的现状
1.6 国内烧结烟气治理工艺
存在的突出问题 1. 单一脱硫工艺无法满足烟气排放的整体要求 2. 联合脱硫脱硝工艺也缺乏对二噁英及重金属污染物的治理 3. 脱硫工艺后单独添加脱硝工艺、二噁英减排工艺或重金属污
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副产品(NH4)2SO4中可能含有重金属、二噁英等有毒物，不能
用于农业
3. SO2与NOX治理技术
NOX治理工艺：
烧结过程脱硝技术及烟气脱硝技术
烧结过程脱硝技术
控制烧结矿碱度，利用微波加热处理顶部炉料，改善燃料在 烧结料层中分布状态（如将焦粉包裹于物料中） 向烧结混合料添加某类物质，如碳氢化合物（蔗糖）、氨类 添加剂
1. 国内外烧结烟气排放的现状
1.2 国外烧结烟气排放
2004年 欧盟25国（EU-25）烧结烟气治理后的平均最大/最小排放浓度
1. 国内外烧结烟气排放的现状
1.3 烧结球团大气污染物排放标准 (GB28662-2012)
生产工序 或设施 污染物 项目
颗粒物
排放浓度限值 /mg/Nm3
80
排放浓度限值 /mg/Nm3
排放标准要求；
烧结烟气NOX排放浓度相对较低（部分在200~310 mg/m3），暂 可满足排放标准要求。
1. 国内外烧结烟气排放的现状
1.5 国内烧结烟气治理工艺
烟气脱硫已广泛应用 （近 300 套脱硫装置） 太钢：活性炭干法脱硫脱硝装置 宝钢：循环流化床半干法脱硫及气喷旋冲塔湿式石灰石-石膏法
铁矿石烧结烟气治理综合技术
李光辉
（中南大学 钢铁冶金系）
2014年10月22日
报告提纲
国内外烧结烟气排放的现状 粉尘治理技术 SO2与NOX治理技术
二噁英及重金属污染物治理技术
烧结烟气污染物协同处理一体化技术 烧结烟气综合治理的建议
1. 国内外烧结烟气排放的现状
1.1 烧结烟气成分及特点