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钢铁生产烧结工序中二噁英减排技术分析

2019-06-11

二噁英是目前世界上毒性最强的剧毒化合物是迄今为止发现过的最具致癌潜力的物质国际癌症研究中心已将其列为人一级致癌物。二噁英一般来源于包括熔炼、纸浆的漂白以及生产某些除草剂和杀虫剂的工业生产过程中所产生的有害副产品此外森林大火、汽车尾气也有少量产生。钢铁工业是我国国民经济的重要支柱产业随着产量的不断攀升钢铁企业的大气污染问题日益严重。其排放的大气污染物中二噁英治理已成为钢铁企业环保达标的重中之重。本文针对太钢烧结工序生产过程中二噁英的生成、工艺控制及减排技术进行了分析。


1 烧结过程中二噁英生成机理

烧结生产是以精矿粉、各种含铁废物、除尘灰、轧钢氧化铁皮等不能直接进入高炉冶炼的含铁物料作为主要原料配入适当比例的燃料(焦粉或无烟煤)和熔剂(石灰石和石灰粉)经过原料加工、配制、混合、造球、布料、点火、烧结、破碎、筛分、冷却等过程生产出成品烧结矿。

烧结作为钢铁生产过程中污染最严重的工艺环节之一其二噁英排放量占钢铁生产总排放量的90%因此烧结烟气的治理已成为钢铁企业环保达标的重中之重。烧结工序二噁英主要是在烧结机料层中“从头合成”反应生成的。来源于配料中的焦粉、煤等含碳成分和燃料中的有机、无机氯化物以及矿石中的铜元素在250℃~450℃氧化性气氛中生成二噁英物质。同时增加铺底料的厚度烧结混料中的综合粉(除尘灰、氧化铁皮、轧钢铁鳞等)也会增加的二噁英;返回料干扰烧结料层中热量和扰乱火焰的前端传播(即非稳定态条件)这些因素都会导致废气中二噁英增加。


2 太钢钢铁生产过程中二噁英的减排

太钢二噁英的减排从源头控制、工艺改善和末端治理三管齐下取得了一定的效果。

2.1 烧结过程中二噁英的减排

根据烧结过程中二噁英的生成机理烧结过程中二噁英的减排途径首先要控制烧结原料组分、减少氯源及催化剂的量减少二噁英的生成量;其次通过控制烧结工艺、调整工艺操作参数等技术控制二噁英的生成量;最后通过物理吸附、催化降解等措施来削减已生成二噁英的排放量。

①烧结原料组分控制

通过降低综合粉比例(6%)和氯含量高的矿粉的投入量、增加精矿粉比例(3.6%)防止生成二噁英的再合成物和其他前驱化合物;向烧结床中增加固态抑制剂生石灰的比例来降低烧结烟气中二噁英的生成;利用无烟煤替代焦炭来降低二噁英的浓度;采取轧钢皮除油等措施也可有效降低二噁英的浓度。采取上述措施后除尘器后排气中二噁英可减排6%。

②烧结工艺控制

烧结台车必须在一致和稳定的工艺条件下进行操作(即稳定态操作,时代超声波探伤仪最大程度较少工艺的变化)。操作条件包括:台车移动速度恒定、炉床成分均匀(原料的持续搅拌可最大化减少氯化物的进入)、炉床高度适中、添加剂(生石灰、白云石、焦粉)合理使用等。整个配料过程由计算机自动控制各定量给料装置的给料量、各种原料的换槽保证配料、混合制粒、铺底布料稳定态操作。

采用废气循环工艺将靠近环冷机受料点处。(二噁英生成量较大部位)约400℃~600℃的高温废气经多管除尘器除尘后由高温风机引至点火保温炉进行热风点火与保温及热风罩内进行热风烧结,维氏硬度计热风量约111 000m3/h~114 000m3/h、热风烧结面积100m2。这样不仅能充分利用热能、降低固体燃料消耗、提高表层烧结矿质量而且大大提高了废气中粉尘、气态污染物的脱除效率、减少废气量排放同时还提高了脱硫、脱销及颗粒物效率降低了二噁英、SOx 和NOx 的生成量。废气的循环利用可明显减少废气排放的二噁英量大约70%颗粒物和NOx 减排放量近45%。并且还预留烧结机非脱硫系大烟道烧结烟气(温度120℃~180℃)循环烧结利用提高了烧结空气的温度将循环烟气中含有的CO 回收再燃烧以减少混合料中固体燃料量实现进一步节能减排。

2.2 烧结烟气中已生成二噁英的控制

太钢烧结烟气处理采用由日本引进活性炭吸附工艺经高效电除尘后的废气采用活性炭进行深度净化处理减少烟气量和污染物排放实现烧结烟气除尘、脱硫、脱硝、脱重金属和脱二噁英一体化(见图1),粗糙度仪能够达到国家颁布的烧结烟气大气污染排放标准脱硫效率95%、脱硝效率33%、二噁英减排效果达90% 以上太钢二噁英排放浓度可以达到0.15ng-TEQ/m3。

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