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钢铁企业大气污染物及治理措施

  北极星大气网讯:摘要:随着各钢铁项目的建成投运,钢铁项目产生的大气污染问题随之显现。钢铁项目的大气污染是主要污染之一,无组织排放的烟尘、氮氧化物、二氧化硫、氨气等,已经严重影响周边生态环境和民众的健康生活。

  近几年,经济和社会的发展速度不断提升,随之而来的问题就是雾霾天气变得越来越严重,与之前相比,不仅持续的时间更长,影响范围和污染物浓度都具有明显的增加。随着雾霾天气发生频率的提高,人们出现呼吸过敏、呼吸道感染等疾病的几率,也呈现出了较为明显的增加趋势,可以说,人们的生活和生命安全,均在不同程度上受到了化工污染所导致的雾霾天气的影响,因此,控制化工污染并对大气雾霾加以防治,成为了研究的重点。

  固体污染物主要来自钢铁制备、燃烧和煤气净化过程。钢铁制备过程产生的污染来自原煤的堆放、破碎和输送过程产生的粉尘。钢铁燃烧过程产生的污染是煤在燃煤锅炉、气化炉、焦炉等设备燃烧过程排出的微小灰粒,粒径在1μm~100μm。煤气净化过程产生的污染主要来自烘干物料,如生产硫酸铵过程中,湿硫铵由热风加热干燥,部分硫铵颗粒随废气排出,形成固体颗粒污染物。

  钢铁生产中排放的氮氧化物主要是NO和NO2,主要来自煤的燃烧。煤作为燃料燃烧时,氮氧化物的排放系数均在2.70kg/t以上,而原料煤在利用过程中,最大排放系数是0.17kg/t,说明煤在作为原料时的大气污染物排放量要远小于煤的燃烧过程。煤燃烧过程产生的氮氧化物中,NO占90%以上,其余为NO2。钢铁项目氮氧化物排放途径:一是原煤燃烧产生,如气化炉、燃煤锅炉等;二是煤气燃烧产生,如焦炉加热煤气燃烧,管式炉煤气燃烧等。

  钢铁项目二氧化硫排放途径主要来自原煤燃烧和煤气燃烧,占二氧化硫排放总量的80%~90%,如燃煤锅炉、焦炉、加热炉等。还有一部分来自生产过程和开停车、事故状态下的排放,如煤制天然气硫磺回收单元的尾气排放及非正常情况下的排放;煤制油工艺中硫磺回收装置的尾气焚烧排放;煤制甲醇工艺硫磺回收装置、低温甲醇洗尾气洗涤塔尾气和气化炉开车升温废气、气化炉停车排气等非正常排放。

  挥发性有机化合物主要来源于焦炉、焦油槽、甲醇合成塔、甲醇储槽、污水处理池等,多为无组织排放。研究表明,无组织排放占到化工企业排放的50%以上。其中储槽排放的包含苯并芘、氰化氢、酚类、非甲烷总烃、氨、硫化氢等。粗苯储槽排放的包含苯族烃、非甲烷总烃、二硫化碳等。甲醇储槽排放的为甲醇挥发气体。污水处理池产生的包含烷烃、卤代烃、烯烃、芳香烃、含氧有机物和硫醚等化合物。

  钢铁项目氨气污染主要来源有:一是煤气净化单元的各类含氨物料挥发,如氨水槽、焦油槽、氨法脱硫溶液槽、煤气冷凝液槽等;二是氨回收过程排放的氨气,如蒸氨塔蒸氨、无水氨生产过程产生的氨气等;三是合成氨生产单元产生的弛放气,据统计,1t液氨释放的弛放气中含氨量达19kg,是氨气污染的重要来源。

  固体颗粒污染物的处理技术主要有沉降法、湿法和过滤法。沉降法是利用颗粒自身的重力和离心力,使气体中的颗粒物沉降收集的方法,广泛应用于初级除尘。锥顶进气重力除尘器除尘效率最高可达72.1%。

  湿法是利用水和其他液体使颗粒湿润并加以捕集的方法,常用的设备为水浴除尘器。对硫铵水浴除尘器进行改造,永利国际使周围大气和操作岗位空气中的硫铵颗粒质量浓度均小于2mg/m3。过滤法是使含有颗粒污染物的气体经过有许多毛细孔的滤料,将颗粒污染物滞留下来的方法,比如布袋过滤、填充层过滤等,其中布袋过滤除尘广泛用于焦炉烟气除尘和电厂飞灰除尘,能够使排放质量浓度小于10mg/m3。

  钢铁项目产生的氮氧化物主要采用过程控制、尾气脱硝或二者组合处理的方式。焦炉氮氧化物的排放控制,主要采取过程控制和尾气脱硝工艺。过程控制包括降低燃烧室温度、废气再循环、控制阶段燃烧技术。研究表明,应用过程控制技术后,焦炉中氮氧化物的排放质量浓度由1300g/t~1900g/t(以焦炭计)降为450g/t~700g/t(以焦炭计)。尾气脱硝工艺主流技术是选择性催化还原法(SCR)。该法是在操作温度300℃~400℃的条件下,利用负载于TiO2的V2O5、WO3作催化剂,用氨作还原剂进行氮氧化物脱除的过程,氮氧化物减排可达90%以上。该技术采用模块化的催化剂,便于催化剂更换,在燃煤锅炉、焦炉废气的氮氧化物去除方面,应用较为广泛。

  常见的二氧化硫处理方法主要有物理法、化学法以及生物法等几种。首先,物理法。物理法可以详细的划分为干式吸附法、膜分离法、溶剂吸收法等。干式吸附法实际上就是充分利用吸附剂吸附、分离以及再生的过程,达到脱除二氧化硫的目的。比如,钢铁企业常用的活性炭烟气脱硫装置,实际上就是借助活性炭的催化作用以及烟气中的氧,先将SO2氧化为SO3,然后再用水吸附SO3,使其转变为硫酸,从而达到从活性炭中去除与回收的目的,经过长期的实践应用,使用这种方法脱硫率达到了85%以上。膜分离法就是利用微孔膜在一定压力下,只允许废气中二氧化硫气体穿过微孔的特点,分离废气中存在的二氧化硫气体。随着低浓度烟气脱硫γ-Al2O3复合膜脱硫工艺的推广和应用,这一工艺与膜分离技术的紧密融合,促进了低浓度烟气脱硫效果的有效提升。其次,化学法。石灰石法与氨法是最常用的化学脱硫方法。氨法就是将氨水溶液作为吸收剂,与废气中的二氧化硫反应生成硫酸溶液,完成二氧化硫的分离。由于这一方法具有操作简便且经过净化的烟气溶胶少、硫酸铵产品回收率高等特点,所以被广泛的应用于钢铁企业低浓度烟气脱硫作业中。最后,微生物法。微生物法就是利用微生物对无机硫化物产生的还原作用,代谢废气中存在的二氧化硫,从而达到去除二氧化硫的目的。微生物法作为一种新型的钢铁企业烟气脱硫方法,该方法不仅设备简单,而且化学脱硫剂使用量少,回收效果优良,降低了二次污染问题发生的几率。

  VOCs处理技术主要包括能力催化燃烧法、冷凝法、吸附回收法等几种。(1)吸附回收法。这一方法主要是借助固体吸附剂的吸附作用,通过将VOCs中的各组分选择性吸附的方式,去除废气中的二氧化硫。这一方法因为具有设备简单、操作灵活且去除效率高等特点得到了广泛的应用。但是,这一方法在实际应用过程中,存在着投资费用高、且容易出现二次污染等缺点。(2)催化燃烧法。这一方法实际上就是烟气在燃烧的过程中,在低温环境下合理的利用催化剂分解VOCs的一种方法。这一方法虽然能够高效、彻底的处理复杂的VOCs气体,但是,由于使用这一方法前期的投资较大,且对催化剂的要求较高,钢铁企业应该根据实际的情况运用这一方法。(3)冷凝法。冷凝法就是通过加压降温的方式,促使废气中的VOCs发生凝结现象,以达到彻底净化和回收废气的目的。经过长期的实践应用,使用这一方法去除80%~90%沸点为60℃的VOCs效果非常的显著。由于该方法在实际应用过程中,对相关设备的要求较高,所以大多与吸附法、催化燃烧法等方法结合在一起使用。

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