烧结烟气减排二恶英技术的研究

烧结烟气减排二恶英技术的研究（共3篇）

烧结烟气减排二恶英技术的研究篇1

烧结烟气减排二恶英技术的研究

作为钢铁冶炼的重要工序之一的烧结,其造成的二恶英污染问题已引起广泛重视.介绍了二恶英在烧结过程中的生成机理;根据其生成机理和烧结烟气的排放特性,对现有的`几种烧结烟气减排二恶英的技术及其在工艺中的应用进行了深入的分析;提出了适合宝钢生产工艺特点的二恶英减排技术设想和建议.

作者：何晓蕾李咸伟俞勇梅 He Xiaolei Li Xianwei Yu Yongmei 作者单位：宝钢研究院环境与资源研究所,上海,00刊名：宝钢技术英文刊名：BAOSTEEL TECHNOLOGY年，卷(期)：“”(3)分类号：X701关键词：烧结二恶英烟气

烧结烟气减排二恶英技术的研究篇2

众所周知, 焚烧会产生诸如SOx、NOx、CO、CO2、亚微粉尘及二恶英 (PCDDs) 、呋喃 (PCDFs) 等对环境、人体极其有害的物质。要对垃圾污泥处理, 我们就无法回避二恶英等有害物, 如何有效地控制和减少这些物质的排放, 已成为一个现代化城市处理垃圾污泥时首先要考虑的问题。为此, 对利用城市污泥和焚烧垃圾生产烧结砖的二恶英的产生机理、检测技术及减排控制进行了研究探讨。

1 二恶英的理化特点

1.1 二恶英的分子结构

二恶英, 其准确的叫法应该是二恶英类, 因为二恶英并不是一种物质, 而是由很多种同类物组成的。“二恶英”只是一个简化的叫法。

二恶英 (DIOXIN, 简称为DXN) 即Poly Chlorinated Dibenzo-P-Dioxins, 略写为PCDDs。简单地说PCDDs是两个苯核由两个氧原子结合, 而苯核中的一部分氢原子被氯原子取代后所产生, 二恶英类物质基本结构为三环芳香族含氯碳氢氧化合物, 共有八个位置能与氯原子结合, 因氯原子数及位置不同, PCDDs共有75种同源物, 其中毒性最大的为2, 3, 7, 8-四氯二苯并二恶英TCDDs (2, 3, 7, 8-TCDDs) , 计有22种;另外, 和PCDDs一起产生的二苯呋喃PCDFs, 共有135种物质。通常将上述两类物质统称为二恶英 (或称戴奥辛) , 所以二恶英不是一种物质, 而是多达210种物质 (异构体) 的统称。

在国外, 定义就更宽一些, 像WHO把12种共平面的多氯联苯 (Co-PCBs) 也作为二恶英来对待, 因此许多欧美国家 (像日本、美国) 的标准中二恶英类包含三个部分。因为无论从结构、作用以及毒性上讲, 共平面PCBs和二恶英都极为类似。

1.2 二恶英的理化特性

二恶英的理化特性表现为高熔点与高沸点。水中溶解性不大, 室温下为固体, 熔点约为303℃~305℃, 随氯取代基之增加 (一氯~八氯) , 分子量 (218.5~400) 以及溶、沸点 (114.3℃~332℃) 随之上升, 而水溶性 (318 g/L, 25℃~0.0004 g/L, 20℃) 则随之降低, 挥发性也越低。

二恶英极难解溶于水, 在常温情况下其溶解度在水中仅为7.2×10-6 mg/L。而同样在常温情况下, 其在二氯苯中的溶解度高达1 400 mg/L, 这说明二恶英很容易溶解于脂肪, 所以它容易在生物体内积累, 并难以被排出。二恶英在705℃以下时是相当稳定的, 高于此温度即开始分解。另外, 二恶英的蒸汽压很低, 在标准状态下低于1.33×10-8 Pa, 这么低的蒸汽压说明二恶英在一般环境温度下不易从表面挥发。这一特性加上热稳定性和在水中的低溶解度, 是决定二恶英在环境中去向的重要特性。

1.3 二恶英的毒性和评价

二恶英是目前发现的无意识合成副产品中毒性最强的化合物, 它的毒性相当于氰化钾 (KCN) 的1 000倍以上。同时它是一种对人体非常有害的物质, 即使在很微量的情况下, 长期摄取可引起癌症等顽症, 国际癌症研究中心已将它列为人类一级致癌物。此外二恶英对人体还会引起皮肤痤疮、头痛、失聪、忧郁、失眠、新生儿畸形等症, 并可能具有长期效应, 如导致染色体损伤、心力衰竭、内分泌失调等。据有关报道, 只要1盎司 (28.35 g) 二恶英, 就能将100万人置于死地。

但上述结论更多的是建立在定性分析和理论推测的基础上的, 因为根据国外有关报道, 采用不同的方法对动物进行二恶英的毒性试验时, 所获得的数据非常分散, 变化范围相当广。其主要原因可能是二恶英的测量值极其微量 (十亿分之几甚至万亿分之几) , 在不同的实验条件下, 其结果会产生重大差异。而研究二恶英对人体的影响, 至今还没有试验数据, 今后也不可能用人来做直接试验。虽然, 过去曾有过人体偶然接触二恶英从而导致伤亡的纪录, 但就此来确定二恶英对人体健康的影响是远远不够的。

二恶英的毒性与异构体结构有很大关系, 各异构体浓度的综合毒性评价方法一般以TCDDs为基准, 利用TCDDs的毒性当量 (TEQ) 来表示各异构体的毒性, 称之为毒性当量因子 (TEF) , 其他异构体的毒性以相对毒性进行评价, 其计量单位常采用ng-TEQ/Nm3, 在这些同源物质的化学物理及毒性不尽相同。由以2, 3, 7, 8-四氯二恶英毒性最强, 因此最受关注, 其余则通常以计算之后的毒性当量 (International Toxic Equivalants, I-TEQ) 来表示。2, 3, 7, 8-四氯二恶英的毒性当量系数TEF (Toxicity Equivalency Factor) 定义为1, 其他衍生物的毒性为其相对值, 一般随氯取代基的增加, 毒性减小。目前发达国家对二恶英的排放标准一般控制为0.1ng-TEQ/Nm3, 我国已有国家环境保护总局, 国家质量监督检验检疫总局颁布的两个国家标准《危险废物焚烧污染控制标准》GB 18484-2001危险废物焚烧污染二恶英类排放限值为0.5 ng TEQ/m3、《生活垃圾焚烧污染控制标准》GBl8485-2001对生活垃圾焚烧污染二恶英类排放限值为1.0 ng TEQ/m3。

二恶英具有亲脂性, 进入人体后易在脂肪中进行累积, 进而对人体产生毒害。这种被称为历史上最毒的合成毒之一的物质, 二恶英的毒性可以分为两种, 一种是急性毒性就是迅速致人死亡的毒性。另一种是“三致”毒性——致癌、致畸、致突变。研究表明, 二恶英甚至可能影响人体生殖系统和内分泌系统, 导致男性雌性化问题的出现, 从而危及人类的生殖繁衍。

2 二恶英的产生和排放

二恶英是有机物与氯一起加热就会产生的化合物, 只要使用水的场所都有可能产生二恶英, 它是一种普遍的化学现象。二恶英在空气、土壤、水和食物中都能发现, 火山爆发及森林火灾是自然界中二恶英的主要来源。另外, 除草剂、发电厂、木材燃烧、造纸业、水泥业、金属冶炼、纸桨加氯漂白及垃圾焚烧处理均会释放出二恶英。有关资料表明, 国外生活垃圾焚烧厂烟气中二恶英的浓度范围约为10-4 mg/Nm3~10-6 mg/Nm3之间, 生活垃圾焚烧厂排放出来的二恶英往往都占各国二恶英排放总量的相当大的比重, 如在采用焚烧方法处理生活垃圾比例较高的国家中, 由生活垃圾焚烧厂排放出来的二恶英约占该国二恶英排放总量的10%~40%。这就是世界各国对生活垃圾焚烧厂排放出来的二恶英予以极大关注的原因所在。

3 生活垃圾及污泥焚烧过程中二恶英的形成机理

在原生垃圾及污泥中存有大量氯基物质, 俗称其二恶英是超标存在的。焚烧炉入炉垃圾二恶英含量一般为5 ng TEQ/kg~57 ng TEQ/kg。当焚烧温度在550℃~700℃时会迅速 (0.1 s~0.2 s) 产生大量的二恶英。大型生活垃圾焚烧过程的研究结果表明, 25%的PCDDs和90%的PCDFs在焚烧的高温烟气643℃~487℃生成, 当焚烧烟气达到850℃以上超过2 s时, 聚合物的反应速度远小于二恶英的分解速度, 其分解率可达98%以上。

二恶英的烟气从高温降到低温在250℃~500℃之间时会再合成, 其合成机理主要是“de-novo”机理和前驱物 (Precursors) 催化生成PCDDs。PCDDs主要合成途径有ullmann缩合反应、自由基反应、邻苯二酚反应及取代反应四种。而PCDFs的合成途径则有多氯联苯氧化、多氯酚的聚合反应及多氯酚与多氯苯的反应等三种。

De-novo合成反应物质主要为巨分子的碳结构, 包括活性炭、焦炭、生煤灰、飞灰、残留碳等, 这些物质经反应催化形成PCDDs, 高峰温度在300℃左右。前驱物的异相催化反应为较小的有机分子, 包括丙稀、甲苯、氯苯、氯酸等。低温催化反应的前驱物可以是氯酚、氢苯等化学结构与二恶英类似的物质, 也可以是分子结构不相似的不含氯有机物, 如脂肪族化合物、芳香族化合物、乙炔和丙烯。

De-novo所需的氯主要是由Deacon Process反应在Cu2+等的催化下从HCL转化而来。飞灰表面的金属或金属氧化物在de-novo时表现出强催化性的主要物质有氯化铜、氯化铁、氧化镍、氧化铝等。研究表明, 前驱物浓度、氯的浓度、温度、催化剂、含氧量及含硫量对生活垃圾焚烧过程中的二恶英的生成及排放有重要影响。

4 城市污泥和焚烧垃圾生产烧结砖时生成二恶英的检测探讨

城市污泥和焚烧垃圾生产烧结砖时产生的二恶英主要分布在颗粒物 (烟尘) 上, 部分是蒸气状态。自2005年4月1日我国施行《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》以及国家环境保护总局, 国家质量监督检验检疫总局颁布的两个国家标准《危险废物焚烧污染控制标准》GB 18484-2001、《生活垃圾焚烧污染控制标准》GBl8485-2001对生活垃圾和危险废物焚烧的二恶英排放限值做了规定。在分析方法标准方面, 我国目前有四个行业标准HJ 77.1-2008水质二恶英类的测定, HJ 77.2-2008环境空气和废气二恶英类的测定, HJ 77.3-2008固体废物二恶英类的测定, HJ 77.4-2008土壤和沉积物二恶英类的测定;均采用同位素稀释高分辨气相色谱-高分辨质谱法进行测定。

城市污泥和焚烧垃圾生产烧结砖的二恶英测定, 主要采用HJ 77.2-2008环境空气和废气二恶英类的测定和HJ 77.3-2008固体废物二恶英类的测定两种方法。

首先采样, 排放源的采样, 要求是非常高的。如烟气, 本身组分非常复杂, 又是在固定的管道里流动, 有负压、温度等诸多因素的影响。另外它还是一个变化的过程, 可能因流速不均匀, 或者流场也不是均匀的, 因此采样过程要严格要求。

城市污泥和焚烧垃圾生产烧结砖过程中生成的二恶英, 主要是分布在颗粒物 (烟尘) 上, 还有一部分是蒸气 (烟气) 状态, 这两部分都要采集, 但这两部分又不可能严格的分开。因为采样时间很长, 整个采样过程一般在2 h以上, 前边有滤筒来过滤烟尘, 后边由树脂柱来吸附气态的二恶英以及所有的有机物, 采样过程中不断地抽气, 因此整个采样过程中两相的分布是不断变化的, 所以当采集完毕后, 前边固相的部分和后边气相的部分实际上已不是原来烟囱里面实际的气固两相分布的状态, 制定的分析标准样品是被定义为一个样品, 样品烟气的二恶英的含量。在采样过程中要加内标进行标定, 计算回收率。

二恶英分析的难度在于它的浓度非常低。像焚烧排放源中的二恶英含量一般为纳克级 (10-9 g) , 空气里二恶英的含量则是皮克级 (10-12 g) 甚至还要低。其他的常规有机物, 如VOC, 一般含量也就是在微克级 (10-6 g) , 与二恶英相比可以差出三到六个数量级。在分析过程当中, 需要把大量的有机物干扰去掉, 还要把二恶英这么微量的物质留下来, 这是一个关键点。

通常蒸气 (烟气) 状态的二恶英采用HJ 77.2-2008环境空气和废气二恶英类的测定方法标准中的废气测定方法测定, HJ77.2-2008标准测定方法采用同位素稀释高分辨气相色谱-高分辨质谱法测定环境空气、废气中的二恶英类, 规定了环境空气、废气中二恶英类的采样、样品处理及仪器分析等过程的标准操作程序以及整个分析过程的质量管理措施。主要是利用滤膜和吸附材料对环境空气、废气中的二恶英类进行采样, 采集的样品加入提取内标, 分别对滤膜和吸附材料进行处理得到样品提取液, 再经过净化和浓缩转化为最终分析样品, 用高分辨气相色谱-高分辨质谱法 (HRGC-HRMS) 进行定性和定量分析。

颗粒物 (烟尘) 的二恶英通常采用HJ 77.3-2008固体废物二恶英类的测定方法标准的方法测定, HJ77.3-2008标准测定方法方法采用同位素稀释高分辨气相色谱-高分辨质谱法测定固体废物中的二恶英类, 规定了固体废物中二恶英类的采样、样品处理及仪器分析等过程的标准操作程序以及整个分析过程的质量管理措施。采集的样品加入提取内标, 再经过提取、净化和浓缩转化为最终分析样品, 加入进样内标后使用用高分辨气相色谱-高分辨质谱法 (HRGC-HRMS) 进行定性和定量分析。

测出的二恶英量值应严格达到两个国家标准《危险废物焚烧污染控制标准》GB 18484-2001和《生活垃圾焚烧污染控制标准》GBl8485-2001对二恶英排放限值规定。

5 二恶英的减排及控制技术

随着社会经济的发展, 城市生活环保要求变得越来越迫切, 控制及减排二恶英成为必需。二恶英的减排及控制技术主要是从降低前驱物的形成及处理已生成的二恶英入手。其处理技术可分为前处理, 过程控制减排技术与尾气处理技术三大类。

5.1 前处理技术减排二恶英

该种技术是在垃圾污泥等废弃物进炉前控制其二恶英生成的必要元素。理论上讲这是最佳冶本的科学方法, 但在工程实践中受到设备等方面的限制, 实现较为困难。

5.2 过程控制技术减排二恶英

该技术减排二恶英的主要方法是针对燃烧条件的控制, 避开PCDDs/PCDFs再合成的峰值温度区域250℃~500℃, 减少前驱物及二恶英的合成。

5.2.1 完全燃烧

保持垃圾污泥等废弃物燃烧在850℃以上, 烟气停留时间大于2 s, 实现“3T+E”工作原则。1T:燃烧温度 (Temperature) , 2T:停留时间 (Time) , 3T:紊流度 (Turbulence) , E:过氧控制 (Excess) 。

5.2.2 氧量控制

在300℃的环境中二恶英的浓度主要取决于氧含量的多少。缺氧的环境中二恶英的浓度在下降。没有氧气则没有二恶英生成, 过氧环境中二恶英的浓度大大增加。一般工程中控制氧量在8%以下 (研究表明减少50%的氧气就可以减少30%的二恶英的再次形成) 。

5.2.3 添加剂抑制PCDDs/PCDFs生成剂

研究表明, 硫可以通过氧化形成硫黄酸、盐酸前驱物或含硫化合物而抑制PCDDs/PCDFs的形成。德国、美国等国家进行了针对性研究, 国内浙江大学已率先开展煤的添加剂对抑制二恶英的机理研究, 并在流化床焚烧炉上成功进行工程实践。在炉排技术上目前还没有应用该技术, 因煤粉可能会进入活动炉排间隙并加剧炉排机械磨损。

5.2.4 骤冷

以避开峰区 (250℃~400℃) 。通过烟气的高流速、锅炉的大小以及与猝熄反应器的直接连合 (很快地冷却) 可以将烟气在重新形成的温度范围内 (250℃~450℃) 的停留时间降到最短。

5.2.5 完全除酸

去除PCDD/PCDFs之前驱物。

5.2.6 避免粉尘

粉尘是催化剂的载体。通过合理的设计可以在烟气温度达到450℃之前大量减少烟气中的粉尘含量。

5.3 尾气处理技术减排二恶英

二恶英末端控制因其具有“Police Filter”功能而广泛采用。包括Remedia催化过程系统, 选择性催化分解法 (Selective Catalytic Reaction, SCR) , 固定床活性炭法及活性炭喷注法。

5.3.1 催化过滤RemediaR技术介绍

1998年美国戈尔公司首创RemediaR工艺, 用催化滤袋解决垃圾焚烧中的二恶英控制, 成为一种新的技术 (见图1) 。这种办法与传统的PAC (活性炭粉末吸附) 法相比较具有以下特点:①气态的二恶英被彻底分解而不是被吸附在固体颗粒表面通过转移仍然存在;②系统不再需要化学物质 (活性炭) 及喂料装置;③新技术实施非常简单, 不需要改造已有机械设备;④减少了二恶英再合成的潜在可能;⑤系统集成了极高粉尘捕集率, 低过滤压降, 长机械寿命等戈尔ePTFE薄膜滤袋的优势。

这种系统实际上是集成了两种技术:“催化过滤”技术与“表面过滤”技术。系统由e PTFE薄膜与催化底布所组成。底布是一种针刺结构, 纤维是由膨体聚四氟乙烯复合催化剂所组成。这种覆膜的催化毡材料能够把PCDD/F在一个低温状态 (180℃~260℃) 通过催化反应来进行彻底摧毁, 即在催化介质表面二恶英被分解成CO2, H2O和HCl (见图2) 。

这种滤袋表面仍然有e PTFE的膜来捕集亚微粉尘, 这种膜就是Gore-Tex®薄膜, 能阻挡任何细微的颗粒穿透到底布中。就这样, 表面的薄膜承担了阻挡任何吸附了PCDD/F的颗粒的功能, 气态的PCDD/F穿过薄膜进入催化毡料被有效分解, 其原理图见图3。

5.3.2 选择性催化反应技术 (SCR)

脱氯反应的触酶如Ti-V系催化系统, 能使苯环裂解。催化PCDD/PCDFs的机理是在170℃~300℃之间。利用催化剂活性床的位置, 在氧化存在的状态下, 在一定的反应温度内 (170℃~300℃) , 由催化剂表面的活性位置与二恶英进行接触性氧化反应。

5.3.3 活性炭固定床 (FCB) 吸附技术

一般SCR设备装设在控制流程的末端布袋除尘的后面, 构造成蜂巢式。此时布袋收尘器需使用膜技术 (如Gore-Tex) 可以避免催化剂被粉尘阻塞。一般SCR对含PCDD/PCDFs的反应温度在200℃~350℃。典型的SCR流程图如图4。

5.3.4 (3

设备中设置固定床活性炭吸附装置。该种方法由于设备投资成本较高, 而且若床内设计不好会导致温度过高, 活性炭有摩擦起火的可能, 目前国内还未见应用。

5.3.5 活性炭喷注 (ACI) 吸附技术

在烟道气流进入布袋前注入活性炭以吸附PCDD/PCDFs, 将气相二恶英转化为固相, 再以薄膜滤袋去除。研究表明, PCDD/PCDFs主要附着在PM05等亚微粉尘上, 唯有薄膜过滤技术能全部阻挡。理论上只要注入足够的活性炭, 效率可达90%以上。尽管此方法成为国内业界最常用的方法, 但活性炭只是将PCDD/PCDFs吸附而并未分解破坏, 甚至也会伴随de novo合成反应, 后续还必须针对高浓度富含PCDD/PCDFs作后续处理, 且活性炭的耗量也相当可观 (理论上200 mg/Nm3) 。当活性炭停止喷射时, 二恶英就会超标, 排放控制不严格。同时, 因二恶英检排有记忆效应 (Memory Factor) , 恢复喷射活性炭后在一定时间段内, 二恶英检测仍然会可能超标。

6 利用城市污泥和焚烧垃圾生产烧结砖时二恶英的减排与控制

从以上分析可知, 要抑制垃圾污泥焚烧中过程中产生的二恶英, 必须:

a.保持温度在850℃以上, 烟气停留时间大于2 s, 保持烟气中含氧比6%以上, 将所有的有机物燃尽;

b.抑制HCL、CuO、CuCl2的产生, 尽量不燃烧含氯塑料及其他含氯化工品, 不使Cu氧化;

c.尽可能充分燃烧以减少烟气中的含碳量。一些国家以CO小于50 ppm作为标准;

d.在烟气净化过程中采用急冷却办法避开二恶英再合成的温度250℃~300℃。

利用污泥或焚烧垃圾制砖是一种对固体废物进行高温热化学处理的较好方法。将污泥焚烧垃圾作为固体燃料与粘土混合制成砖坯送入窑炉内燃烧, 在950℃~1 000℃的高温条件下, 污泥中的可燃组分及有机分与空气中的氧进行剧烈的化学反应, 分解释放出热量并转化为高温的燃烧气体和少量的性质稳定的固体残渣。污泥焚烧垃圾燃烧产生的高温燃烧气体可作为热能回收利用, 经过高温焙烧处理, 污泥及焚烧垃圾中的细菌、病毒及二恶英等有毒素能被彻底消灭, 各种恶臭气体及有机物得到高温分解, 烟气中的有害气体经处理达标后排放。

污泥和焚烧垃圾生产烧结砖是目前最容易实现污泥及焚烧垃圾无害化处理的一种方法。

首先烧结砖生产工艺原料较为宽泛, 也特别容易取得, 特别是污泥和焚烧垃圾可以大量的掺入, 水泥和陶瓷工艺是无法大量掺入污泥和焚烧垃圾的。

其次, 烧结砖生产工艺可靠, 容易实现保持燃烧气体中含氧比6%以上, 将所有的有机物燃尽;并完全可通过改善焙烧窑的燃烧状态, 杜绝二恶英的生成环境。

其三, 烧结砖生产工艺高温段的燃烧温度>950℃;被烧污泥和焚烧垃圾砖坯在窑内高温滞留时间应为8 h~12 h, 保持高温段燃烧气体的充分滞留时间远远大于2 s;从窑炉顶部 (投煤孔) 吹入二次燃烧用空气, 使燃烧气体形成湍流, 达到气体充分混合, 实现完全燃烧, 抑制CO的生成, 从而达到杜绝二恶英类物质生成的目的。高温滞留时间8 h~12 h的污泥和焚烧垃圾有机毒物已完全分解, 只有残渣烧结在成品砖中, 成品中不再会对环境产生二次污染物。

当然, 污泥和焚烧垃圾砖坯在窑炉内直接燃烧, 化学反应中产生的烟气有害成分较多, 也会产生飞灰中残留的未燃尽残碳, 使得焙烧过程中产生的二恶英难于保证完全分解, 从而引起少量二恶英排放但由于烧结砖的吸附作用, 远比水泥和陶瓷产生的飞灰中残留的未燃尽残碳少得多。完全可达到国家的排放标准要求, 但要彻底消除二恶英必须投入尾气处理设备、活性炭吸附和烟气净化系统。

另外, 在烟气净化段采用急冷却办法避开二恶英再合成的温度250℃~300℃。采用急冷塔冷却水雾化后与烟气混合, 水吸热成蒸汽随着烟气至半干式除酸塔, 系统无废水排放。急冷塔不仅可使高温烟气温度下降, 可使950℃的高温烟气急剧降低至200℃左右, 也可防止二恶英低温再合成。

最后采用高效的除尘装置。一般去除粉尘的粒径应在0.05 mm以上, 除尘效率可达99%以上。可以提高对酸性气体、重金属及二恶英的去除率。处理后完全达到排放标准的烟气排入大气。

当然为达到防止污泥垃圾制砖过程中产生的污染物对周围环境的污染的目的。还需要检查燃烧系统的完整性, 对焙烧窑的外排气体 (烟气) 实施控制, 如烟气中污染物的含量等进行监测, 对焙烧窑中至关重要的操作参数进行检测, 如窑炉内的温度、停留时间等;并在不良情况下调整这些参数, 使污泥砖处于最佳的焙烧状态。同时设烟气净化设施, 对酸性气体、二恶英、氮氧化物、尘汞等污染物进行净化。烟囱对气体起扩散作用。另外, 对焙烧窑的烟囱加装采样孔、测温孔、采样平台, 达到排放符合国家标准。

烧结烟气减排二恶英技术的研究篇3

关键词：烟气；二氧化硫；节能减排；钠钙双碱法

烟气二氧化硫治理已列入节能减排重点实施项目，拟对国际焦化有限公司200万吨焦炉烟气进行钠钙双碱法湿法脱硫工程。参照《炼焦化学工业污染物排放标准》（GB16171-2012）规定及山东兖矿国际焦化有限公司对SO2的排放浓度要求限值SO2≤20mg/Nm3，烟尘≤10mg/Nm3。本方案的设计及实施完全能够达到山东兖矿国际焦化有限公司的要求。通过该项目的实施将对公司及周边地区的大气环境质量的改善做出积极贡献。

1 项目提出的背景及要求

随着中国资源回收利用系统和节能减排工作的逐步开始，煤化行业作为一个高耗能产业，环境压力和市场压力巨大。焦化行业是伴随着钢铁、冶金行业的重要基础产业，焦化工序能耗约占焦化厂的能源消费总量的70%，40%-50%为能源消耗占得比例。所以，节能减排是当务之急，减少焦化能源消耗也是一项重要任务。目前焦炉煤气的加热量和空气量是由加热炉的体积流量和烟气中的烟气量所控制的。多种原因存在的可能导致在同一气体流量和次烟道吸力，加热需要的能量和氧气在进入焦炉后发生改变。在实际生产中，保证生产质量和产品质量，防止次焦炭生成，1%-2%的加热气体作为控制指标。为保证安全可靠的燃烧，空气过剩系数为1.2左右，比设计指标大。焦炉煤气是在焦炉煤气的生产过程中排放的热量，不仅是一个大的数量。因为焦炉温度过高，怎么样采取符合工艺技术是废热回收的关键问题，也是必须解决焦化行业节能减排的首要问题。

2 烟气二氧化硫治理的意义

为了应对日益严格的环保排放要求和能源节约需求，国际焦化对国内外炼焦行业的脱硫、脱硝、烟气余热回收等方面进行了细致的研究和讨论，拟在余热装置后建设脱硫项目，项目建成后不仅可以回收烟气余热，副产蒸汽，节约能量提高经济效益，还可以降低污染物排放，对环保有重要意义。

3 脱硫技术方案

3.1 脱硫剂制备系统

由成品熟石灰（粒径200目（90%）粒度80um的粉状石灰）运至厂里石灰粉仓经螺旋输送机输入石灰料浆槽进行乳化，乳化后的石灰浆液经碱液泵输送至反应槽中进行脱硫液再生反应。

碱液由运输车给料至碱液槽，根据吸收塔pH值，用碱泵将碱液加入吸收塔中。

3.2 烟气系统

热烟道气自焦炉出来后首先进入余热回收装置，将烟道气温度由290℃降至170℃左右再经空气换热气降温至145℃左右由引风机引入吸收塔下部，向上流动穿过喷淋层，在此烟道气被冷却到饱和温度，烟道气中的SO2、SO3、HF、HCl、尘等污染物被脱硫液吸收。经过喷淋洗涤后的饱和烟气，经高效除雾器除去水雾后，进入吸收塔顶部的烟囱排空。

从焦炉至烟囱的水平烟道出口至脱硫塔进口段的连接烟道采用碳钢制作，并根据需要设置膨胀节。连接烟道上设有挡板系统，以便于烟气脱硫系统事故时旁路运行。挡板门包括1个入口挡板和1个旁路挡板。在正常运行时，入口挡板开启，旁路挡板关闭。在故障情况下，开启烟气旁路挡板，关闭入口挡板，烟气通过旁路烟道绕过烟气脱硫系统直接排到烟囱。

3.3 SO2吸收系统

在吸收塔内，脱硫液中的氢氧化钠与从烟气中捕获的SO2、SO3、HF、HCl等发生化学反应，生成亚硫酸钠和亚硫酸氢钠等物质。

采用空塔喷淋作为脱硫吸收塔，是目前中小型余热回收装置脱硫装置中应用较为广泛的脱硫塔，其具有气液流通量大、压降低、操作弹性宽、不易堵、效率稳定等优点。

3.4 循环系统与处理系统

循环水泵将脱硫液打到脱硫塔内，在其内部和烟气接触并反应后，并在脱硫装置底部排出，排出的混合浆液包括硫酸钠、硫酸氢钠及少量粉尘渣的进入反应槽，接着与石灰浆液发生反应，反应置换完成后经石膏旋流器浓缩后进真空皮带脱水机脱除水分，清液返回脱硫循环利用，石膏渣排入石膏库。

工艺水系统提供进吸收塔烟气降温、除雾器冲洗水、吸收塔补充水和制备石灰浆液水等。

本脱硫工艺烟气排放达标，脱硫液循环使用，脱硫渣（石膏）综合利用，不产生其他的污染物，比如废水、其他废气、固废等。

4 实施后预期达到的最终目标

①脱硫工艺系统阻力稳定，脱硫装置在启、停、运行及事故处理时不影响焦炉生产操作。

②脱硫工艺适应了风量、温度、二氧化硫浓度等负荷变化与波动。

③脱硫剂和副产物物料输送、循环流畅，能力匹配。

④脱硫剂价格比较低廉、易于获得。