一种集中脱除铁矿烧结烟气中PM

摘要

本发明公开了一种集中脱除铁矿烧结烟气中PM

说明书

技术领域

本发明涉及一种铁矿烧结烟气处理方法，特别涉及一种集中脱除铁矿烧结烟气中PM_2.5和重/碱金属的方法；属于钢铁冶金烟气处理技术领域。

背景技术

铁矿烧结是整个钢铁冶炼流程的第一步高温工序，在消耗大量物料、能源的同时，外排废气量也占到钢铁工业总量40％以上，是钢铁工业的主要大气污染源。烧结烟气中除含有COx、NOx、SOx等气体污染物外，还含有PM_2.5超细颗粒污染物、重/碱金属，其排放量占钢铁行业排放总量的40％、50％以上。因此，有效控制烧结工序PM_2.5、重/碱金属的排放量对降低整个钢铁行业超细颗粒污染物、重/碱金属的排放意义重大。

目前国内烧结机机头除尘主要采用静电除尘器，比例达84.2％，对烟气中总颗粒物的脱除效率可达99％以上，但粒径小于2.5μm的超细颗粒物易负载重/碱金属氯化物，比电阻通常高达10¹²-10¹³Ω·cm，从而在电场中易产生反电晕、二次扬尘造成脱除效率低。目前，我国烧结厂烟气粉尘平均排放浓度约为102mg/m³，其中80％的粉尘为超细颗粒污染物，该排放浓度也与《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》中规定的最大浓度50mg/m³的排放标准存在较大差距，与该标准修订单征求意见稿中规定的20mg/m³排放限值差距更大。从而烧结工序超细颗粒污染物PM_2.5、重金属减排面临巨大的环保压力。

目前，国内外鲜有针对烧结烟气PM_2.5、重/碱金属防治技术的研究报道，PM_2.5排放控制技术的研究主要集中在燃煤领域，主要包括两种类型：①过程吸附控制技术；②颗粒物团聚技术。因添加固体、气体吸附剂存在向混合料中引入新杂质或在烧结料层难以实施等不足，过程吸附技术并不能适应烧结需求；因烧结烟气流量大(1t烧结矿约排出3000-4300m³废气)、PM_2.5排放浓度较低，团聚预处理技术难以获得高效、低成本的应用。针对重/碱金属排放的控制，也主要是通过提高颗粒物脱除效率来实现其排放量的降低。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是在于提供一种集中脱除铁矿烧结烟气中PM_2.5、重/碱金属的方法；该方法依据烧结不同阶段PM_2.5、重/碱金属排放比例及水汽含量等的差异，将不同PM_2.5、重/碱金属排放比例及水汽含量等的烟气分别导入不同烟道分开处理，实现了烟气中PM_2.5、重/碱金属的集中脱除。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种集中脱除铁矿烧结烟气中PM_2.5和重/碱金属的方法，该方法包括以下步骤：

1)依据PM_2.5及重金属和碱金属排放量、水汽含量及温度特性将烧结阶段产生的烧结烟气划分为前段烟气、中段烟气和尾段烟气；前段烟气中PM_2.5排放量占烧结阶段PM_2.5总排放量的35％以下、重金属和碱金属排放量占烧结阶段重金属和碱金属总排放量的35％以下、烟气温度≤100℃及水汽质量百分比含量≥>2.5排放量占烧结阶段PM_2.5总排放量的55～70％、重金属和碱金属排放量占烧结阶段重金属和碱金属总排放量的60～75％、烟气温度为>2.5排放量占烧结阶段PM_2.5总排放量的10％以下、重金属和碱金属排放量占烧结阶段重金属和碱金属总排放量的10％以下、烟气温度为350～450℃、水汽质量百分比含量小于>

2)将前段烟气和尾段烟气汇合导入排放烟道I控制混合烟气温度高于酸露点温度，经电除尘器脱除尘后，直接排放；

3)将中段烟气导入排放烟道II，经耐高温粉尘过滤膜除尘后，进入余热回收系统回收余热。

优选的方案，前段烟气、中段烟气和尾段烟气中PM_2.5的含量占烧结阶段>2.5总排放量的比例或重金属和碱金属的含量占烧结阶段重金属和碱金属总排放量的比例采用以下公式进行计算：

式中，

i表示烧结各阶段；

t_i表示阶段i的持续时间，单位为h；

w_i表PM₁₀或PM_2.5在阶段i的排放浓度，单位为mg/m³；

Q_i表示阶段i的烟气流量，单位为m³/h；

B_i表示PM_2.5、或重金属和碱金属在阶段i的排放量占总排放量的百分比，％。

优选的方案，所述耐高温粉尘过滤膜包括陶瓷过滤膜、金属间化合物过滤膜、金属纤维膜、玻璃纤维过滤膜、聚四氟乙烯过滤膜或聚苯硫醚覆膜。

优选的方案，所述酸露点温度为110℃。

优选的方案，经过余热回收系统热交换后的烟气温度为110～130℃。

本发明根据铁矿烧结烟气量大，且从烧结点火开始至达到烧结终点，不同烧结阶段排放的烟气温度、H₂O(g)含量及超细颗粒污染物、重/碱金属污染物比例差异较大的特点，结合烧结烟气不同阶段超PM2.5、重/碱金属的排放比例与烟气温度、H₂O(g)含量的变化特点，提出了将烧结烟气划分为前段烟气、中段烟气和尾段烟气，再将不同阶段的烟气分开处理，前段烟气为点火开始至烟气温度上升前阶段烟气，中段烟气为温度逐渐上升阶段的烟气，尾段烟气为烧结完成至烧结矿卸料阶段烟气。其中，中段烟气的PM_2.5高、重/碱金属排放比例高，且高温、低H₂O(g)的烟气采用耐高温过滤膜直接过滤，可以集中实现颗粒物及金属稳定高效脱除。

相对现有技术，本发明的技术方案带来的有益效果：

(1)通过将烧结烟气分段，实现了低PM_2.5、重/碱金属排放比例以及温度较低的烧结烟气与高PM_2.5排放、高重/碱金属排放量以及高温的烧结前段烟气分流，有利于高PM_2.5、高重/碱金属排放比例烟气的集中治理。

(2)与目前烧结机头烟气除尘普遍采用的静电除尘器相比，采用耐高温过滤膜的净化效率不会因颗粒物粒径小、重碱金属含量高而导致除尘效率降低，因而可实现PM_2.5、重/碱金属的稳定高效脱除。

(3)采用耐高温膜直接对高PM_2.5、高重/碱金属排放比例的高温烟气进行治理，净化后的烟气直接进入热交换系统，有利于高温烟气余热的回收。

(4)将烧结烟气分段处理，避免了低排放段烟气中的高浓度H₂O(g)对高温段除尘系统停机、启运过程因大量水气凝结带来的粉尘堵塞膜孔隙问题，有利于延长高温除尘膜的使用寿命，保证设备的稳定、高效、低阻运行。

附图说明

【图1】为烧结台车不同风箱烟气温度、H₂O(g)含量的变化特征；

【图2】为烧结台车不同风箱中PM_2.5、重/碱金属排放浓度的变化特征。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。

除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专利术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。

除有特别说明，本发明中用到的各种试剂、原料均为可以从市场上购买的商品或者可以通过公知的方法制得的产品。

实施例1

依据不同风箱中烟气的温度、H₂O(g)含量(见图1)以及PM_2.5、重/碱金属排放浓度(见图2)，将烧结烟气分为三段：烧结阶段前段为1^#-13^#风箱；烧结阶段中段为14^#-20^#风箱；烧结阶段尾段为21^#-24^#风箱。不同阶段烟气温度、H₂O(g)>2.5、重/碱金属排放量占总排放量的比例见表1。将烧结前段、烧结尾段排放的烟气导入低排放烟道，并采用常规静电除尘器除尘。将烧结中段排放的烟气导入高排放烟道，并采用陶瓷滤膜过滤，净化效率高达95.5％。然后将净化后的高排放烟道烟气经余热回收系统回收余热，并将烟气温度控制在118℃。

实施例2

依据不同风箱中烟气的温度、H₂O(g)含量(见图1)以及PM_2.5、重/碱金属排放浓度(见图2)，将烧结烟气分为三段：烧结前段为1^#-14^#风箱；烧结中段为>#-20^#风箱；烧结尾段为21^#-24^#风箱。不同阶段烟气温度、H₂O(g)含量以及PM_2.5、重/碱金属排放量占总排放量的比例见表1。将烧结前段、烧结尾段排放的烟气导入低排放烟道，并采用常规静电除尘器除尘。将烧结中段排放的烟气导入高排放烟道，并采用金属纤维膜过滤，净化效率高达96.8％。然后将净化后的高排放烟道烟气经余热回收系统回收余热，并将烟气温度控制在123℃。

实施例3

依据不同风箱中烟气的温度、H₂O(g)含量(见图1)以及PM_2.5、重/碱金属排放浓度(见图2)，将烧结烟气分为三段：烧结前段为1^#-14^#风箱；烧结中段为>#-21^#风箱；烧结尾段为22^#-24^#风箱。不同阶段烟气温度、H₂O(g)含量以及PM_2.5、重/碱金属排放量占总排放量的比例见表1。将烧结前段、烧结尾段排放的烟气导入低排放烟道，并采用常规静电除尘器除尘。将烧结中段排放的烟气导入高排放烟道，并采用金属间化合物膜过滤，净化效率高达98.5％。然后将净化后的高排放烟道烟气经余热回收系统回收余热，并将烟气温度控制在130℃。

表1为不同烧结阶段烟气温度、H₂O(g)含量及PM_2.5、重/碱金属的排放比例