详细描述
本研究以梅钢7×105m3/h烧结机烟气的脱硫脱硝为例，在传统的循环流化床半干法脱硫的基础上，详细研究了烧结烟气的臭氧氧化-循环流化床半干法协同脱硫、脱硝和除尘过程。通过系统考察臭氧喷入点，吸收塔出口烟气温度对脱硫、脱硝反应的影响作用规律;同时，对脱硫、脱硝反应产物和反应机理进行深入分析，以期达到优化操作参数、降低运行成本，进一步提升整套系统运行的经济性，最终实现高效协同脱硫、脱硝净化烧结烟气的目的。
本试验以梅钢7×105m3/h烧结烟气为研究对象，烧结烟气臭氧氧化-半干法协同脱硫脱硝的工艺流程如图1所示。技术思路是在采用半干法脱除SO2的基础上，不需要对烟气加热，在吸收塔入口烟道的适宜位置喷入氧化剂臭氧(O3)，烧结烟气中氮氧化物的主要组分NO(占烧结烟气中氮氧化物90%以上)快速被氧化成NO2，在吸收塔内NO2与消石灰、亚硫酸钙等发生反应，NO2被吸收固化脱除。其主要过程为：烧结机→机头电除尘器→主抽风机→O3制备及喷入→NO被氧化→加湿喷石灰粉的吸收塔→布袋除尘器→引风机→烟囱排放。烧结过程产生的原烟气与臭氧发生器产生的臭氧混合氧化反应，氧化反应后的混合气进入循环ห้องสมุดไป่ตู้化床吸收塔与脱硫剂发生反应，反应后的混合气经布袋除尘得到脱硫灰排出，部分物料返回到循环流化床吸收塔，净化达标的烟气一部分循环进入吸收塔，其他的排入大气中。
烧结烟气臭氧氧化-半干法吸收协同脱硫脱硝系统工艺设计参数见表1。试验测得烧结原烟气组成：NOx入口质量浓度为200～300mg/m3，SO2质量浓度为1000～1500mg/m3，烟尘质量浓度为60～100mg/m3。出烧结机的烟气温度为130～160℃。
试验过程中，不同地点的烟气成分利用在线便携式分析仪测量，分别对烧结原烟气、吸收塔入口、吸收塔出口的烟气成分进行了测量，以确定臭氧对氮氧化物的氧化效果和吸收塔中的吸收脱除效果。吸收塔入口烟道中氮氧化物的氧化反应效果主要与喷入氧化剂臭氧(O3)的量以及臭氧与烟气的混匀反应情况有关。试验中重点考察了烟道中臭氧喷入点位置对氮氧化物氧化效果的影响，选取距离吸收塔入口20和9m两个喷入位置做了测试分析比较。
在抽风机作用下，烧结烟气含有大量粉尘。在主抽风机入口前配置电除尘器，含尘烟气在通过高压电场进行电离的过程中，使尘粒带电，并在电场力的作用下，使带电尘粒向极性相反的电极移动，沉淀在电极上，将尘粒从含尘气体中分离出来。然后，通过震打电极的方法使粉尘降落到除尘器下部的集料斗内。烧结烟气经过机头电除尘器处理后，粉尘质量浓度降至50mg/m3以下。
目前，国内烧结烟气多污染物的一体化控制工艺受制于多种因素，进展相对缓慢，典型的案例也不多。烟气中氮氧化物通常通过氧化技术将低价态的NO氧化转化为高价态的NO2，再经过脱硫脱硝系统吸收工艺完成脱硝。文献报道中涉及的氧化剂通常是Na2S2O4、NaClO、NaClO2、KMnO4和K2FeO4，这一些方法能够在实验室的条件下脱硝，但是对环境能够造成二次污染，另外，高昂的操作费用会限制其在工业上的应用。而采用臭氧(O3)作为氧化剂进行氧化转化，再经过脱硫塔吸收脱硝技术，具有选择性高、低温活性好、氧化产物无二次污染等优点，已成功应用于流化催化裂化产生烟气(FCC)的脱硝。但对于烧结烟气的臭氧氧化协同脱硫塔中半干法吸收的研究尚不完善，工业上也缺乏臭氧氧化-半干法协同脱硫脱硝应用示例。
为了弄清氧化后烧结烟气在吸收塔中的脱除反应机理，对不同脱硫灰的成分和物相进行了检测。相关成分物相的检测的新方法为ICS2000离子色谱和X-荧光光谱仪。其中，冶金杂料多元素检测采用X-荧光光谱宽范围氧化物表观浓度法(EBCOW3009001)，碘量法测定脱硫灰半水亚硫酸钙含量检测依据(EBCOW3009010)，离子色谱法测定脱硫灰中氯离子、氟离子、硝酸根离子和亚硝酸根离子的含量(EBCOW3009011)，酸碱滴定法测定脱硫灰碳酸钙和氢氧化钙(EBCOW3009012)，以及硫酸钡重量法测定脱硫灰中硫酸钙含量(EBCOW3009014)。不同地点的烟气中粉尘质量浓度测量方法为红外线型)。
摘要：以梅钢7×105m3/h烧结机烟气脱硫脱硝为背景,研究了实际工程应用中臭氧对烟气的氧化和半干法对氧化产物(NOx和SO2)的吸收等问题。根据结果得出,臭氧喷入点位置对烟道内NOx氧化影响不大,喷射格栅保证了臭氧和烟气的均匀混合。吸收塔出口烟气温度对脱硝影响显著,NOx的吸收效率会随着温度的升高而降低,当温度高于95℃时,脱硝效率为0;而脱硫塔出口烟气气温变化对SO2吸收基本上没有影响。优化后的烧结烟气脱硫脱硝系统连续运行数据表明,出口SO2质量浓度均值为16.83mg/m3,出口NOx质量浓度均值为72.33mg/m3,均达到了系统模块设计要求。系统运行成本为10～11元/t,与活性炭烟气净化技术、循环流化床SCR工艺技术相比,臭氧氧化-半干法吸收协同脱硫脱硝工艺有着非常明显的优势。
烧结是长流程钢铁冶炼的重要工序之一。烧结工序排放的SO2和NOx分别占整个钢铁行业的60%和50%。随国家对钢铁行业污染物排放的严格限制，以治理烧结烟气作为突破口，建立与烧结机配套的脱硫脱硝系统，实现对污染有效治理已势在必行。与燃煤电厂烟气相比，烧结烟气属于低温(120～180℃)烟气，水分(7%～13%)和氧气体积分数(15%～18%)均比燃煤电厂烟气高很多，对于脱硫、脱硝系统影响很大，成熟的燃煤电厂烟气脱硫脱硝工艺不适用于处理钢铁企业排放的烧结烟气，开发能满足烧结烟气多污染协同处理要求的高效脱硫脱硝一体化工艺成为亟待解决的问题。
