有色冶煉煙氣脫硝技術的現(xiàn)狀與展望
天清佳遠催化燃燒裝置主要是利用催化劑來改變反應條件以達到在較低條件下去除有機物的凈化裝置,催化燃燒裝置內(nèi)的發(fā)生的氣固相催化反應的實質(zhì)是活性氧參與的濃度氧化作用。在催化劑用來降低化學反應的活化能,使反應條件更有利于所能控制的條件。借助催化劑的作用使用廢氣在較低的起燃溫度條件下,發(fā)生無焰燃燒,并將其氧化分解為無害的CO2和H2O同時放出大量的熱能,從而達到去除廢氣中的有害物質(zhì)的目的。
我國有色金屬冶煉煙氣排放的氮氧化物主要有三種類型,即制酸尾氣、工業(yè)爐煙氣和貴金屬車間廢氣。對于不同的工藝,NOx的濃度差別很大,從幾十毫克每立方米到幾萬毫克每立方米不等,需要用不同的方法處理。
一 有色金屬行業(yè)氮氧化物排放類型
1.爐膛煙氣
各種有色爐煙氣中的NOx濃度一般在幾萬到幾千毫克每立方米,煙氣溫度基本能滿足SNCR法的要求。在除塵過程中,煙氣溫度降至120 ~ 300,但煙氣中含有的重金屬氧化物粉塵會迅速使SCR催化劑失活。
國內(nèi)某鉛鋅冶煉企業(yè)設計了一套SNCR尿素脫硝裝置,用于處理鉛冶煉底吹爐煙氣中的氮氧化物。工業(yè)試驗證明,質(zhì)量分數(shù)為10% ~ 15%的尿素水溶液以80 ~ 120 L/h的噴霧速度在底吹爐垂直煙道下部霧化噴霧,制酸尾氣中的NOx濃度可達到100mg/m3以下的特殊排放限值。
2.制酸煙氣
我國有色冶煉企業(yè)制酸尾氣基本符合行業(yè)NOx排放標準要求,NOx排放濃度一般在200mg/m3以內(nèi)。因此,酸性冶煉煙氣中NOx的排放并沒有引起國內(nèi)的重視,幾乎沒有案例參考。
選擇性催化還原用于冶煉煙氣脫硝。脫硝反應器放置在制酸一次轉(zhuǎn)化之前,此時煙氣已完全凈化并滿足反應溫度要求。國外已成功應用選擇性催化還原法脫除冶煉煙氣制酸中的氮氧化物。荷蘭布代爾鋅廠采用選擇性催化還原法去除冶煉煙氣制酸中的氮氧化物,效果良好。設計氮氧化物濃度為200毫克/立方米,去除率可達95%。日本某冶煉廠制酸系統(tǒng)采用可控硅裝置進行改造,設計氮氧化物濃度為200毫克/立方米,去除率可達95%。
采用冶煉酸性煙氣脫硝方法后,成品硫酸中的NOx含量可達到工業(yè)硫酸標準的要求。除了制酸煙氣脫硝外,成品硫酸中的NOx也可以直接脫除。
3.貴金屬車間廢氣
在有色金屬工業(yè)中,稀有貴金屬的酸洗、酸溶和浸出一般使用大量的硝酸。NOx在加熱過程中會隨著硝酸霧等物質(zhì)的排出而排出,濃度在幾千到幾萬毫克每立方米,具有間歇性排放的特點。目前,稀有貴金屬冶煉車間產(chǎn)生的氮氧化物一般采用堿吸收法處理,氮氧化物整體吸收效率低,效果不明顯。礦冶集團自主研發(fā)的干法吸附工藝取代了韶關冶煉廠原有的堿吸收工藝,應用于貴金屬車間的氮氧化物處理。氮氧化物濃度從每立方米幾萬毫克降至排放標準以下,效果良好。近年來,礦冶集團對吸附劑原料的選擇進行了改進,進一步提高了NOx的吸附效果,提高了吸附劑的機械強度。
二 脫硝技術
1)選擇性催化還原法
在一定溫度范圍內(nèi),利用NH3等還原性氣體和鉑、鈀、鉬、鐵等催化劑,可將氮氧化物選擇性還原為N2和H2O,氮氧化物的去除率在90%以上,適用于處理空氣量較大的工業(yè)爐廢氣。其缺點是NH3對儲存、運輸和設備有要求,催化劑昂貴,處理后的尾氣中多余的NH3需要處理。
2)非選擇性催化還原法
在一定溫度下,在催化劑(鉑、鈀等貴金屬)的作用下,含氮氧化物氣體與氫氣、甲烷、一氧化碳和低烴化合物還原劑反應,反應產(chǎn)物為氮氣、水和二氧化碳。但不同還原劑預熱溫度和起燃溫度不同,對工藝設備要求也較高,受鍋爐結構尺寸影響較大,因此常作為低氮燃燒技術的補充處理手段。
3)吸附法
吸附劑用于通過化學吸附或物理吸附來處理氮氧化物。用于化學吸附的吸附劑是氫氧化錳、堿性氧化鐵等物質(zhì)。物理吸附的吸附劑主要包括分子篩、硅膠、沸石、活性炭和高分子材料。傳統(tǒng)的吸附方法存在吸附效率有限的問題。
三 結語
通過分析有色冶煉行業(yè)的氮氧化物排放特點和排放標準要求,指出有色冶煉行業(yè)脫硝的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。煙氣脫硫脫硝一體化技術是在傳統(tǒng)煙氣脫硫技術的基礎上,同時進行協(xié)同脫硝。該技術既有傳統(tǒng)技術的優(yōu)勢,又有自身獨特的優(yōu)勢,特別適合有色冶煉煙氣脫硝。