摘要：以梅鋼7×105 m3/h燒結(jié)機(jī)煙氣脫硫脫硝為背景,研究了實(shí)際工程應(yīng)用中臭氧對(duì)煙氣的氧化和半干法對(duì)氧化產(chǎn)物(NOx和SO2)的吸收等問題。結(jié)果表明,臭氧噴入點(diǎn)位置對(duì)煙道內(nèi)NOx氧化影響不大,噴射格柵保證了臭氧和煙氣的均勻混合。吸收塔出口煙氣溫度對(duì)脫硝影響顯著,NOx的吸收效率會(huì)隨著溫度的升高而降低,當(dāng)溫度高于95℃時(shí),脫硝效率為0;而脫硫塔出口煙氣溫度變化對(duì)SO2吸收幾乎沒有影響。優(yōu)化后的燒結(jié)煙氣脫硫脫硝系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)行數(shù)據(jù)表明,出口SO2質(zhì)量濃度均值為16.83mg/m3,出口NOx質(zhì)量濃度均值為72.33mg/m3,均達(dá)到了系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求。系統(tǒng)運(yùn)行成本為10～11元/t,與活性炭煙氣凈化技術(shù)、循環(huán)流化床+SCR工藝技術(shù)相比,臭氧氧化-半干法吸收協(xié)同脫硫脫硝工藝具有明顯的優(yōu)勢(shì)。
燒結(jié)是長(zhǎng)流程鋼鐵冶煉的重要工序之一。燒結(jié)工序排放的SO2和NOx分別占整個(gè)鋼鐵行業(yè)的60%和50%。隨著國家對(duì)鋼鐵行業(yè)污染物排放的嚴(yán)格限制，以治理燒結(jié)煙氣作為突破口，建立與燒結(jié)機(jī)配套的脫硫脫硝系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)污染有效治理已勢(shì)在必行。與燃煤電廠煙氣相比，燒結(jié)煙氣屬于低溫(120～180 ℃)煙氣，水分(7%～13%)和氧氣體積分?jǐn)?shù)(15%～18%)均比燃煤電廠煙氣高很多，對(duì)于脫硫、脫硝系統(tǒng)影響很大，成熟的燃煤電廠煙氣脫硫脫硝工藝不適用于處理鋼鐵企業(yè)排放的燒結(jié)煙氣，開發(fā)能滿足燒結(jié)煙氣多污染協(xié)同處理要求的高效脫硫脫硝一體化工藝成為亟待解決的問題。
目前，國內(nèi)燒結(jié)煙氣多污染物的一體化控制工藝受制于多種因素，進(jìn)展相對(duì)緩慢，典型的案例也不多。煙氣中氮氧化物通常通過氧化技術(shù)將低價(jià)態(tài)的NO氧化轉(zhuǎn)化為高價(jià)態(tài)的NO2，再經(jīng)過脫硫脫硝系統(tǒng)吸收工藝完成脫硝。文獻(xiàn)報(bào)道中涉及的氧化劑通常是Na2S2O4、NaClO、NaClO2、KMnO4和K2FeO4，這些方法能夠在實(shí)驗(yàn)室的條件下脫硝，但是對(duì)環(huán)境造成二次污染，另外，高昂的操作費(fèi)用會(huì)限制其在工業(yè)上的應(yīng)用。而采用臭氧(O3)作為氧化劑進(jìn)行氧化轉(zhuǎn)化，再經(jīng)過脫硫塔吸收脫硝技術(shù)，具有選擇性高、低溫活性好、氧化產(chǎn)物無二次污染等優(yōu)點(diǎn)，已成功應(yīng)用于流化催化裂化產(chǎn)生煙氣(FCC)的脫硝。但對(duì)于燒結(jié)煙氣的臭氧氧化協(xié)同脫硫塔中半干法吸收的研究尚不完善，工業(yè)上也缺乏臭氧氧化-半干法協(xié)同脫硫脫硝應(yīng)用示例。
本研究以梅鋼7×105 m3/h燒結(jié)機(jī)煙氣的脫硫脫硝為例，在傳統(tǒng)的循環(huán)流化床半干法脫硫的基礎(chǔ)上，詳細(xì)研究了燒結(jié)煙氣的臭氧氧化-循環(huán)流化床半干法協(xié)同脫硫、脫硝和除塵過程。通過系統(tǒng)考察臭氧噴入點(diǎn)，吸收塔出口煙氣溫度對(duì)脫硫、脫硝反應(yīng)的影響作用規(guī)律;同時(shí)，對(duì)脫硫、脫硝反應(yīng)產(chǎn)物和反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行深入分析，以期達(dá)到優(yōu)化操作參數(shù)、降低運(yùn)行成本，進(jìn)一步提高整套系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性，最終實(shí)現(xiàn)高效協(xié)同脫硫、脫硝凈化燒結(jié)煙氣的目的。
1 試驗(yàn)方法
本試驗(yàn)以梅鋼7×105 m3/h燒結(jié)煙氣為研究對(duì)象，燒結(jié)煙氣臭氧氧化-半干法協(xié)同脫硫脫硝的工藝流程如圖1所示。技術(shù)思路是在采用半干法脫除SO2的基礎(chǔ)上，不需要對(duì)煙氣進(jìn)行加熱，在吸收塔入口煙道的適宜位置噴入氧化劑臭氧(O3)，燒結(jié)煙氣中氮氧化物的主要組分NO(占燒結(jié)煙氣中氮氧化物90%以上)快速被氧化成NO2，在吸收塔內(nèi)NO2與消石灰、亞硫酸鈣等發(fā)生反應(yīng)，NO2被吸收固化脫除。其主要過程為：燒結(jié)機(jī)→機(jī)頭電除塵器→主抽風(fēng)機(jī)→O3制備及噴入→NO 被氧化→加濕噴石灰粉的吸收塔→布袋除塵器→引風(fēng)機(jī)→煙囪排放。燒結(jié)過程產(chǎn)生的原煙氣與臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧混合氧化反應(yīng)，氧化反應(yīng)后的混合氣進(jìn)入循環(huán)流化床吸收塔與脫硫劑發(fā)生反應(yīng)，反應(yīng)后的混合氣經(jīng)布袋除塵得到脫硫灰排出，部分物料返回到循環(huán)流化床吸收塔，凈化達(dá)標(biāo)的煙氣一部分循環(huán)進(jìn)入吸收塔，其他的排入大氣中。
試驗(yàn)過程中，不同地點(diǎn)的煙氣成分利用在線德圖350便攜式分析儀測(cè)量，分別對(duì)燒結(jié)原煙氣、吸收塔入口、吸收塔出口的煙氣成分進(jìn)行了測(cè)量，以確定臭氧對(duì)氮氧化物的氧化效果以及吸收塔中的吸收脫除效果。吸收塔入口煙道中氮氧化物的氧化反應(yīng)效果主要與噴入氧化劑臭氧(O3)的量以及臭氧與煙氣的混勻反應(yīng)情況有關(guān)。試驗(yàn)中重點(diǎn)考察了煙道中臭氧噴入點(diǎn)位置對(duì)氮氧化物氧化效果的影響，選取距離吸收塔入口20和9m兩個(gè)噴入位置進(jìn)行了測(cè)試分析比較。
為了弄清氧化后燒結(jié)煙氣在吸收塔中的脫除反應(yīng)機(jī)理，對(duì)不同脫硫灰的成分和物相進(jìn)行了檢測(cè)。相關(guān)成分物相的檢測(cè)方法為ICS2000離子色譜和X-熒光光譜儀。其中，冶金雜料多元素檢測(cè)采用X-熒光光譜寬范圍氧化物表觀濃度法(EBCOW3009001)，碘量法測(cè)定脫硫灰半水亞硫酸鈣含量檢測(cè)依據(jù)(EBCOW3009010)，離子色譜法測(cè)定脫硫灰中氯離子、氟離子、硝酸根離子和亞硝酸根離子的含量(EBCOW3009011)，酸堿滴定法測(cè)定脫硫灰碳酸鈣和氫氧化鈣(EBCOW3009012)，以及硫酸鋇重量法測(cè)定脫硫灰中硫酸鈣含量(EBCOW3009014)。不同地點(diǎn)的煙氣中粉塵質(zhì)量濃度測(cè)量方法為紅外線粉塵測(cè)量?jī)x(G1000型)。
2 結(jié)果與討論
2.1 燒結(jié)原煙氣的分析
燒結(jié)煙氣臭氧氧化-半干法吸收協(xié)同脫硫脫硝系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)參數(shù)見表1。試驗(yàn)測(cè)得燒結(jié)原煙氣組成：NOx入口質(zhì)量濃度為200～300mg/m3，SO2質(zhì)量濃度為1 000～1 500mg/m3，煙塵質(zhì)量濃度為60～100mg/m3。出燒結(jié)機(jī)的煙氣溫度為130～160℃。
2.2 機(jī)頭電除塵
在抽風(fēng)機(jī)作用下，燒結(jié)煙氣含有大量粉塵。在主抽風(fēng)機(jī)入口前配置電除塵器，含塵煙氣在通過高壓電場(chǎng)進(jìn)行電離的過程中，使塵粒帶電，并在電場(chǎng)力的作用下，使帶電塵粒向極性相反的電極移動(dòng)，沉淀在電極上，將塵粒從含塵氣體中分離出來。然后，通過震打電極的方法使粉塵降落到除塵器下部的集料斗內(nèi)。燒結(jié)煙氣經(jīng)過機(jī)頭電除塵器處理后，粉塵質(zhì)量濃度降至50mg/m3 以下。
2.3 煙道中臭氧氧化
O3制備的核心設(shè)備為臭氧發(fā)生器。當(dāng)氧氣通過高壓交流電極之間的放電電場(chǎng)時(shí)，在高速電子流的轟擊下將氧分子離解為氧原子，氧原子迅速與氧分子反應(yīng)生成臭氧分子。采用試驗(yàn)和計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)(computational fluid dynamics，簡(jiǎn)稱CFD)模擬來確定最佳噴射點(diǎn)和噴射位置。在吸收塔入口煙道適宜位置采用特制的具有混合、均布功能的噴射格柵噴入O3，保證O3與燒結(jié)煙氣快速均勻混合。
2.3.1 臭氧(O3)噴射位點(diǎn)的影響
在吸收塔入口煙道中，利用O3氧化氮氧化物過程的關(guān)鍵是保證O3與燒結(jié)煙氣均勻混合。根據(jù)反應(yīng)式NO+O3→NO2+O2，O3能夠與NO按摩爾比1∶1反應(yīng)生成NO2 。而在實(shí)際工業(yè)應(yīng)用過程中，由于氣體流量非常大，會(huì)出現(xiàn)噴入O3分布不均勻，發(fā)生局部深度氧化(多個(gè)O3和一個(gè)NO發(fā)生反應(yīng))，造成O3消耗量增加。因此，為了提高O3與NO混合的均勻性，對(duì)O3的最佳噴射位點(diǎn)進(jìn)行考察，分別在脫硫塔前端20和9m 的地方噴射O3。
經(jīng)過多次測(cè)量，O3不同噴射位點(diǎn)下脫硫塔前端NO和NO2的質(zhì)量濃度分布如圖2所示。由圖2可知，在近端(9m 處)噴射O3時(shí)的NO 比在遠(yuǎn)端(20m處)的低，NO2相比較高，且總NOx也略高一點(diǎn)，而兩端同時(shí)噴射的效果介于兩者之間，即近端噴射效果>兩端噴射效果>遠(yuǎn)端噴射效果。這可能是煙道溫度不同引起的，遠(yuǎn)離吸收塔入口處溫度高。以下系統(tǒng)運(yùn)行試驗(yàn)選擇臭氧的噴入點(diǎn)為距離吸收塔入口9m處(近端)。
2.3.2 煙道中氧化產(chǎn)物分布規(guī)律
吸收塔前端(塔底)NO 和NO2質(zhì)量濃度隨著測(cè)量時(shí)間的變化情況如圖3所示。由圖3可以看出，經(jīng)過向煙道中噴入O3氧化煙氣中的氮氧化物，到吸收塔前端煙氣中NO的質(zhì)量濃度由180～270降低到40mg/m3 左右，氧化產(chǎn)物NO2的質(zhì)量濃度由20～30升高到150～160mg/m3 左右，這表明臭氧和煙氣中的氮氧化物混合后，與NO發(fā)生氧化反應(yīng)生成了NO2。測(cè)量后期煙氣中NO和NO2質(zhì)量濃度有輕微的上升趨勢(shì)，在噴入O3量一定的條件下，氮氧化物質(zhì)量濃度的輕微升高應(yīng)該是由于燒結(jié)機(jī)的工況變化導(dǎo)致入口處的NOx質(zhì)量濃度增加。NO的氧化轉(zhuǎn)化率達(dá)到76.0%～85.2%。
2.4 循環(huán)流化床吸收塔
2.4.1 SO2和NOx的吸收
相比于濕法脫硫工藝中的氣-液反應(yīng)，半干法脫硫涉及氣-液-固三相反應(yīng)。半干法中水含量較少，水汽在吸收劑表面形成液膜，通過氣液傳質(zhì)與氣相中的SO2和NOx反應(yīng)。氧化后的燒結(jié)煙氣通過事先加濕噴石灰粉的吸收塔內(nèi)文丘里管的加速，進(jìn)入循環(huán)流化床體。氣固兩相由于氣流的作用，產(chǎn)生激烈的湍動(dòng)與混合，充分接觸。在上升的過程中，不斷形成絮狀物向下返回，而絮狀物在激烈湍動(dòng)中又不斷解體，重新被氣流提升，使得氣固間的滑落速度高達(dá)單顆?；渌俣鹊臄?shù)十倍。事先加濕噴石灰粉的吸收塔頂部結(jié)構(gòu)進(jìn)一步強(qiáng)化絮狀物的返回，提高了塔內(nèi)顆粒的床層密度，使得床內(nèi)的鈣硫質(zhì)量比高達(dá)50以上。循環(huán)流化床內(nèi)氣固兩相流機(jī)制極大強(qiáng)化了氣固間的傳質(zhì)與傳熱，使得SO2、NO2等與Ca(OH)2的反應(yīng)轉(zhuǎn)化為可以瞬間完成的離子型反應(yīng)，達(dá)到脫除SO2和NO2的目的。
2.4.2 吸收塔溫度對(duì)脫硝/脫硫的影響
溫度會(huì)對(duì)氣液的傳質(zhì)有顯著影響，詳細(xì)考察了脫硫塔的溫度對(duì)脫硫、脫硝的影響規(guī)律。燒結(jié)機(jī)正常運(yùn)行情況下，吸收塔進(jìn)口煙氣溫度為140～160℃，吸收塔出口煙氣溫度為85℃，消石灰旋轉(zhuǎn)給料器頻率開度為30%，控制出口NOx排放質(zhì)量濃度小于100mg/m3，臭氧供給量為117kg/h。脫硫脫硝系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定后，開始進(jìn)行升溫試驗(yàn)，吸收塔運(yùn)行溫度對(duì)脫硝的影響如圖4所示。試驗(yàn)分為以下階段：(1)當(dāng)溫度在90℃以下時(shí)，脫硝效率可以保證在60% 以上，出口NOx質(zhì)量濃度符合排放標(biāo)準(zhǔn)(小于100mg/m3);(2)當(dāng)溫度在90～95℃時(shí)，脫硝效率為50%～60%，可以控制出口NOx質(zhì)量濃度小于100mg/m3，但NO2
質(zhì)量濃度開始升高;(3)當(dāng)溫度為95～100 ℃時(shí)，脫硝效率下降明顯，從40%下降到0，出口NO2質(zhì)量濃度明顯升高，當(dāng)溫度升高到99℃時(shí)，已沒有脫硝效果。在整個(gè)試驗(yàn)過程中溫度對(duì)SO2的脫除影響較小，隨著溫度從90升高到100 ℃，出口SO2的質(zhì)量濃度基本維持為17.9mg/m3。
2.4.3 吸收塔產(chǎn)物分析
燒結(jié)煙氣經(jīng)過O3氧化后，NOx和SO2一同進(jìn)入吸收塔中反應(yīng)。吸收塔中涉及多步反應(yīng)，且反應(yīng)復(fù)雜。通過對(duì)脫硫脫硝產(chǎn)物的表征，可以進(jìn)一步弄清吸收塔中可能存在的反應(yīng)。吸收塔正常投運(yùn)后，多次取樣，將吸收前后所取灰樣進(jìn)行測(cè)試表征，不同的灰樣檢測(cè)結(jié)果見表2。表2中3號(hào)試樣是本研究中梅鋼7×105 m3/h燒結(jié)機(jī)煙氣臭氧氧化-循環(huán)流化床半干法協(xié)同脫硫脫硝系統(tǒng)吸收塔中脫硫脫硝灰的取樣，作為對(duì)比的4號(hào)試樣為無臭氧氧化單元的燒結(jié)煙氣半干法脫硫系統(tǒng)吸收塔中脫硫灰的取樣。
從4號(hào)吸收灰試樣成分可知，無臭氧氧化單元的燒結(jié)煙氣處理系統(tǒng)，吸收塔中加濕消石灰吸收反應(yīng)后的主要產(chǎn)物是CaSO3、少量CaSO4以及微量Ca(NO3)2和Ca(NO2)2。這表明吸收塔中吸收的主要是煙氣中的SO2，未氧化條件下氮氧化物主要是NO，幾乎不與吸收劑反應(yīng)。從3號(hào)吸收灰樣成分可知，臭氧氧化-流化床半干法協(xié)同脫硫脫硝系統(tǒng)中，吸收塔中加濕消石灰吸收反應(yīng)后的主要產(chǎn)物是CaSO4、CaSO3以及少量的Ca(NO3)2和Ca(NO2)2。
與無臭氧氧化的系統(tǒng)相比，吸收產(chǎn)物中Ca(NO2)2和Ca(NO3)2的量明顯增多。這說明吸收塔中除了吸收煙氣中的SO2形成CaSO4、CaSO3外，氧化條件下氮氧化物主要以NO2存在，與預(yù)加濕的石灰反應(yīng)形成Ca(NO2)2和CaSO4。且在有臭氧氧化條件下，吸收塔產(chǎn)物中Ca(NO3)2的量大大增加，CaSO3的量明顯減少。CaSO4的生成來源于兩部分：一部分是由煙氣中殘留的氧氣氧化CaSO3，另一部分是由于CaSO3促進(jìn)NO2的吸收，自身被氧化成CaSO4所致。脫硫灰中的CaSO3是煙氣中殘留的CO2與Ca(OH)2反應(yīng)得來的。脫硝前基本上沒有Ca(NO3)2和Ca(NO2)2，脫硝后質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別約為0.2%和2.8%，結(jié)合NOx總脫除率分析，表明NO2吸收效果較好。根據(jù)以上分析，吸收塔內(nèi)可能發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)總結(jié)如下。
脫硫反應(yīng)為
Ca(OH)2+SO2→CaSO3·1/2H2O+1/2H2O(1)
Ca(OH)2+SO2→CaSO3+H2O (2)
SO2+NO2=SO3+NO (3)
Ca(OH)2+SO3→CaSO4+H2O (4)
脫硝反應(yīng)為
Ca(OH)2+NO2→Ca(NO3)2+H2O (5)
NO2+NO+H2O→HNO2 (6)
NO2+H2O→HNO3+HNO2 (7)
Ca(OH)2+HNO3→Ca(NO3)2+H2O (8)
Ca(OH)2+HNO2→Ca(NO2)2+H2O (9)
NO2+Ca(OH)2→Ca(NO3)2+Ca(NO2)2+H2O(10)
脫硝對(duì)脫硫的影響為
NO2+Ca(OH)2+CaSO3→Ca(NO3)2+CaSO4+H2O (11)
該反應(yīng)中部分CaSO3易轉(zhuǎn)化為CaSO4，NO2得到吸收固化脫除的同時(shí)，使脫硫石膏中的CaSO3得到降低。
2.5 布袋除塵
布袋除塵器具有除塵效率高、對(duì)粉塵特性不敏感的特點(diǎn)。經(jīng)過脫硫脫硝后的燒結(jié)煙氣從事先加濕噴石灰粉的吸收塔進(jìn)入布袋除塵器(采用上進(jìn)風(fēng)方式)，由于氣流斷面積突然擴(kuò)大，流速降低，氣流中一部分顆粒粗、密度大的塵粒在重力作用下，在灰斗內(nèi)沉降下來。粒度細(xì)、密度小的塵粒進(jìn)入袋濾室后，通過濾袋表面的慣性碰撞、篩濾等綜合效應(yīng)，使粉塵沉積在濾袋表面上。采用不間斷回轉(zhuǎn)的脈沖清灰方式，使粉塵降落到除塵器下部的灰斗內(nèi)。燒結(jié)煙氣經(jīng)過布袋除塵器處理后，粉塵質(zhì)量濃度可以降至5mg/m3以下。
3 協(xié)同脫硫脫硝過程的具體運(yùn)行數(shù)據(jù)
以下相關(guān)指標(biāo)為48h連續(xù)運(yùn)行數(shù)據(jù)均值。
(1)機(jī)頭電除塵。在主抽風(fēng)機(jī)入口前配置三電場(chǎng)電除塵器(335m2)，燒結(jié)煙氣經(jīng)過機(jī)頭電除塵器處理后，粉塵質(zhì)量濃度均值降至45.72mg/m3。
(2)O3制備及噴入。通過臭氧發(fā)生器制備O3，O3產(chǎn)量控制為80～160kg/h;通過CFD模擬設(shè)計(jì)及流場(chǎng)計(jì)算，確定在事先加濕噴石灰粉的吸收塔入口前9m的水平煙氣管道處作為噴射點(diǎn)，采用特制的具有混合、均布功能的噴射格柵噴入O3，保證O3與燒結(jié)煙氣快速均勻混合。
(3)NO 被氧化。燒結(jié)煙氣入口溫度控制在130～150℃范圍內(nèi)，均值為145.15℃;根據(jù)出口氮氧化物濃度調(diào)節(jié)控制O3噴入量(O3/NO摩爾比為0.50～0.95)，O3噴入量均值為73.83 kg/h，O3/NO摩爾比均值為0.71;入口前煙道發(fā)生NO+O3→NO2+O2反應(yīng)，NO快速被氧化成NO2，通過德圖350便攜式分析儀對(duì)煙氣NOx質(zhì)量濃度進(jìn)行檢測(cè)，入口(氧化前)NO質(zhì)量濃度為218.03mg/m3，NO2質(zhì)量濃度未測(cè)出;塔底(氧化后)NO質(zhì)量濃度為60.22mg/m3，NO2質(zhì)量濃度為156.08mg/m3;煙囪出口NO2質(zhì)量濃度為3.68mg/m3，說明原煙氣中70%以上NO 被氧化，NO 被氧化效果良好。97%以上NO2被吸收，NO2被吸收效果良好。
(4)SO2、NO2脫除。入口SO2質(zhì)量濃度均值為1 108.83 mg/m3，出口SO2質(zhì)量濃度均值為16.83mg/m3，SO2脫除率為98.48%;入口NOx質(zhì)量濃度均值為247.07mg/m3，出口NOx質(zhì)量濃度均值為72.33mg/m3，NOx脫除率為70.72%;通過德圖350便攜式分析儀對(duì)煙氣NOx質(zhì)量濃度進(jìn)行檢測(cè)，煙囪出口NO2質(zhì)量濃度僅為3.68mg/m3，說明煙囪出口不存在NO2逃逸問題;委托專業(yè)機(jī)構(gòu)對(duì)脫硫產(chǎn)物成分進(jìn)行了檢測(cè)，脫硝系統(tǒng)投用后，脫硫產(chǎn)物中Ca(NO3)2、Ca(NO2)2質(zhì)量濃度達(dá)到3.151 5%，比投用前的0.071 4%提高了3.080 1%;脫硝系統(tǒng)投用后脫硫產(chǎn)物中CaSO3質(zhì)量分?jǐn)?shù)為11.02%，比投用前的60.11%降低了49.09%，說明大部分CaSO3轉(zhuǎn)化為CaSO4，脫硫石膏品質(zhì)得到改善。可見，煙氣中NO的脫除是一個(gè)預(yù)氧化后并在事先加濕噴石灰粉的吸收塔內(nèi)完成固化脫除的過程。
(5)布袋除塵。脫硫脫硝后的燒結(jié)煙氣經(jīng)過布袋除塵器處理后，粉塵質(zhì)量濃度均值降至4.51mg/m3。煙氣通過O3氧化、脫硫塔吸收后，出口NOx、SO2和粉塵均能夠達(dá)到超凈排放的要求。通過脫硫塔中的反應(yīng)，SO2會(huì)促進(jìn)NO2的吸收。因此，如何在達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步降低臭氧發(fā)生器的負(fù)荷，降低運(yùn)行成本，使整個(gè)系統(tǒng)達(dá)到安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是考慮的目標(biāo)。在臭氧發(fā)生器穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，適當(dāng)降低臭氧發(fā)生器的功率和流量，降低系統(tǒng)臭氧投入量，穩(wěn)定催化裝置，提升吸收塔塔底氧化NO的氧化效果，為吸收塔內(nèi)反應(yīng)吸收創(chuàng)造條件。在吸收階段，通過控制最佳吸收反應(yīng)溫度，優(yōu)化吸收塔床層在1.1～1.2kPa，根據(jù)燒結(jié)入口NOx質(zhì)量濃度，調(diào)節(jié)臭氧發(fā)生器功率和消石灰投入量，降低生產(chǎn)運(yùn)行成本。具體操作方式有：1)在O3用量一定的條件下，通過調(diào)節(jié)消石灰用量來控制脫硫脫硝效果;2)在臭氧運(yùn)行穩(wěn)定的情況下，通過提高氧氣用量和調(diào)節(jié)消石灰用量來控制脫硫脫硝效果;3)降低臭氧產(chǎn)量和降低氧氣用量。基于脫硫脫硝系統(tǒng)消耗指標(biāo)，主要包括生石灰(脫硫劑-吸收劑)消耗、脫硫引風(fēng)機(jī)電耗、氧氣消耗、臭氧發(fā)生器電耗等，按財(cái)務(wù)成本價(jià)格測(cè)算，加上水費(fèi)、壓縮空氣費(fèi)用及蒸汽費(fèi)用等。經(jīng)過10個(gè)月的數(shù)理統(tǒng)計(jì)運(yùn)算，脫硫脫硝系統(tǒng)運(yùn)行成本為10～11元/t。與活性炭煙氣凈化技術(shù)、循環(huán)流化床+SCR工藝技術(shù)相比，該工藝技術(shù)運(yùn)行成本具有一定的優(yōu)勢(shì)。
4 結(jié)論
(1)吸收塔前煙道上臭氧噴入點(diǎn)對(duì)氮氧化物的氧化效果有影響，近端噴射效果(距離吸收塔入口9m)>兩端噴射效果>遠(yuǎn)端噴射效果(距離吸收塔入口20m);協(xié)同脫硫脫硝系統(tǒng)選擇臭氧的噴入點(diǎn)為距離吸收塔入口9m處(近端)。同時(shí)，安裝噴射格柵，提高O3與煙氣混合的均勻性。
(2)脫硫塔出口煙氣溫度對(duì)NOx的吸收影響顯著。隨著溫度的升高，NOx的去除率持續(xù)降低;90℃以下，脫硝效率可達(dá)60% 以上，出口NOx質(zhì)量濃度符合排放標(biāo)準(zhǔn)(小于100mg/m3)。脫硫塔出口煙氣溫度對(duì)SO2吸收的影響不明顯。
(3)該系統(tǒng)簡(jiǎn)潔，投資小，控制簡(jiǎn)單，可靠性高，負(fù)荷適應(yīng)性好;系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，效果良好，脫硫、脫硝效率高(分別為98.48%和70.72%)，出口煙氣中SO2、氮氧化物質(zhì)量濃度分別降至35、100mg/m3 以下，污染物排放指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，且均低于國家標(biāo)準(zhǔn)排放限值。該系統(tǒng)運(yùn)行成本為10～11元/t，與活性炭煙氣凈化技術(shù)、循環(huán)流化床+SCR工藝技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)勢(shì)。該系統(tǒng)的成功運(yùn)行，對(duì)燒結(jié)煙氣的綜合治理提供了較好的示范作用。
