如何实现烧结厂“清洁”生产

如何实现烧结厂“清洁”生产

W．Hartia K．H．Stedem R．Lin

    近年来，欧洲各国对钢铁企业烧结废气排放的要求越来越严格。例如，德国最新颁布的新的空气洁净法令规定，经过最终除尘阶段的电除尘处理而排放的烧结废气含尘量必须低于50毫克／立方米。然而采用另一种技术，废气中的含尘量可降到小于20毫克／立方米的水平。废气中重金属排放浓度可降至0．05毫克／立方米～1毫克／立方米的范围内，这取决于对重金属排放的分类。至于酸性气体成分，下列排放的数值必须严格遵守：HF小于3毫克／立方米，Hcl小于30。毫克／立方米，硫氧化物小于500毫克／立方米，氮氧化物排放的限制视其在废气中的浓度而定，而废气浓度必须低于400毫克／立方米。测定挥发性有机化合物(VOC)浓度主要依据其碳含量，要求限制在75毫克／立方米之内。二口恶英与呋喃的浓度限制在0．4纳克／立方米以下，但最终排放目标则要求达到0．1纳克／立方米。

为了应对日益严峻的环境挑战，德国钢铁协会“精料”小组于2003—2004年进行了一项关于烧结厂废气净化的调查。来自奥地利、比利时、芬兰、德国和荷兰的12个烧结厂20台烧结机参与了这项调查，其中包括位于德国杜伊斯堡的DK循环烧结厂，该厂主要利用厂外回收物料。

烧结烟气净化技术概述

根据以上各烧结厂的条件和当地相应的法规要求，在处理烧结烟气方面使用了很多工艺方法。最初主要采用静电除尘器或多级旋风分离器以降低粉尘排放，然后利用活性炭或褐煤的吸附方法以实现二口恶英的减排。使用这种方法的厂家有比利时的Sdimar，德国的蒂森克虏伯、HKM、EKO钢公司等。第一个使用烧结废气循环利用技术的是位于位于荷兰艾莫伊登的克鲁斯公司(现已经被塔塔钢铁收购)。最近，该领域的开发方向更多地致力于选择性废气循环利用技术，如德国}TKM的LEEF  (LOW Emission&Energyoptimized slnter Produc：tion)工艺和奥钢联的．EPOSINT(Environmentally Process Opfimized Sintering)工艺。最终阶段是另设废气净化装置，包括奥钢联林茨厂(Llnz)等使用的湿法废气净化技术和德国不来梅(Bremen)钢厂、杜伊斯堡DK循环烧结(DK Recyclmg)以及VASI)的布袋过滤干式除尘技术，德国Dillingen钢铁厂的布袋过滤除尘设施。以上提及的技术大致可分为3类：结合其他静电除尘器的技术、热废气循环利用技术以及增设废气净化装置(末端治理技术)。

结全其他工艺措施静电除尘（ESP）技术

    静电除尘技术为大多数烧结厂所采用，主要用于降低粉尘排放，但不同烧结机之间最终粉尘排放浓度波动范围很大，在40毫克／立方米一100亳克／立方米之间。对其他烧结厂的设备构造和运转数据进行分析后，认为静电除尘器(ESP)的除尘效率主要受如下条件影响：第一，ESP有效表面积与原始废气量、粉尘负荷的比例；第二，废气在：ESP内部的分布状况和滞留时间；第三，ESP内部状态，尤其是机械部件；第四，高压供电的调整与控制；第五，粉尘的化学成分，特别是粉尘中的氯离子和碱金属含量；第六，进人烧结生产的回收物料来源、化学成分、粒级范围和使用量。

    为达到ESP的最大除尘效率，各烧结厂经常采用下列措施：第一，改造现有ESPA，优化除尘面积和相应构造；第二，应用新型高压调节控制系统，如微脉冲技术；第三，慎重选择回收利用原料；第四，限制关键回收原料，如含油氧化铁皮、含氯元素和碱金属粉尘以及污泥等的用量；第五，回收利用原料的预混匀和均质化；第六，减少ESP末端除尘室中含氯元素和碱金属最多的粉尘沉积量；第七，提高与烧结作业的适应程度，如烧结生产率的变化、料层厚度和ESP运转过程中的故障停机等。采用以上措施保证了净化后的烧结废气排放粉尘浓度低于50毫克／立方米，但仅靠静电除尘技术达到小于20毫克／立方米的粉尘浓度几乎是不可能的。

    依靠静电除尘技术要降低废气中二口恶英和硫氧化物的排放浓度，必须要有附加工艺流程。迄今为止，成功应用或试验的工艺有以下3种：第一，在烧结混合料中添加尿素，以减少二口恶英排放；第二，借助在烧结烟气管道中添加蹑蛙炭或褐煤的吸附工艺，减少二蹈英的排放；第三，借助在烧结烟气管道中注入碳酸氢钠的吸附工艺，减少硫氧化物的排放。

    添加尿素减少二口恶英排放。2000年，通过添加尿素减少二口恶英排放的技术首次在英国克鲁斯集团实现。据报道，在烧结混合料中仅添加少量尿素就可以将二口恶英排放浓度减少到初始浓度的一半左右。同时，硫氧化物排放浓度进行了使用固体或液体尿素的类似试验。根据从德国萨尔(Rogesa)和比利时Sidmar获得的结果，二日恶英的减排已得到所有试验证实。但硫氧化物排放浓度显著减少的说法并没有得到相应测量方法的验证。考虑到采用常规测量方法得到的氨化合物会掺有硫氧化物，其测量结果不可靠，况且净化过的废气中粉尘、氮氧化物和氨气的额外排放浓度早已确定。因此，没有一家烧结厂实际采用这项技术。

    添加活性炭或褐煤的吸附工艺。添加活性炭或活性褐煤以减少二口恶英排放的工艺技术，代表着当今技术的发展水平。该工艺技术因活性炭或褐煤对二口恶英和呋喃的吸附作用而受到瞩目。比利时Sidmar使用活-性炭作为吸附剂与石灰石结合，而德国蒂森克虏伯和IIKM更愿意使用活性褐煤。这两种吸附剂的不同点在于粒级范围和表面吸附有效性两个方面，因此添加量也不同。比较比利时Sidmat和德国蒂森克虏伯的运行数据，活性褐煤的消耗量大约是活性炭的3倍多。然而，活性褐煤的价格仅为活性炭的1／3。因此，从成本角度来讲，两种吸附剂是差不多的。活性炭或褐煤的最大添加量受下面两个因素的制约：烟道粉尘和从静电除尘器出去的碳混合物的自燃或爆炸行为。要保证ESt，的安全运转，必须在烟气中添加类似石灰石的惰性材料进行预防。

    为使活性炭或褐煤达到理想效果，必须注意烟气中吸附剂在添加点处的分布及添加装置的排列状况。迄今为止，有两种技术得到实际应用。德国蒂森克虏伯使用喷嘴技术，在管道圆周方向上分布若干添加喷嘴；比禾1时Sidmar使用混合圆盘被安装在管道中部。在这2种实例中，二哩英排放浓度在废气净化后均可降到0．4纳克／立方米以下。

    达到这种结果最重要的前提条件是现有ESP除尘能力得到充分发挥。由于添加活性炭或褐煤，原始废气中总粉尘负荷会增加。如果ESP不能除掉外加的固体物，就会有一定数量吸附了二口恶英的残留活性炭或褐煤滞留在净化后的废气中。那么，存烟陶处测得的二口甚英忠排放浓度就仪仃微量减少，因为废。(中的：口狭与固体物中的二哩英并无区别。总量是一定的。在德国Rogesa公司进行添加活性褐煤的工业试验时，研究者观察到了这种现象。

    添加碳酸氢钠的吸附工艺。该技术为索尔维公司(Solvay)开发，被称为"Neutrec'’工艺，主要应用于焚化工业和电厂。使用的设备主要包括一套研磨机械和添加系统。粉碎的碳酸氢钠在高于140％：的温度条件下加入烟气管道中。热分解得到的碳酸钠表面活性很高，会与烟气中的酸类组分进行反应。

    首次烧结工业试验由比利时Sidmar和德国萨尔公司2个钢厂完成。2个厂的试验结果表明：废气中硫氧化物、氯化氢和氟化氢的显著减少取决于碳酸氢钠的添加量。萨尔公司的工业试验结果显示：硫氧化物随碳酸氢钠添加量增加而减少的趋势明显。无论如何，吸附剂的利用效率还应该进一步改善。因此，为保证得到既令人满意又不过度低于排放限度的减排效果，静电除尘器具有足够的除尘能力是成功使用这项工艺的前提条件。静电除尘器收集的粉尘不适于返回烧结使用，因其硫含量太高。如何处理这部分粉尘仍是悬而未决的问题。