有色冶炼烟气脱硝技术的现状与展望

  天清佳远催化燃烧装置主要是利用催化剂来改变反应条件以达到在较低条件下去除有机物的净化装置,催化燃烧装置内的发生的气固相催化反应的实质是活性氧参与的浓度氧化作用。在催化剂用来降低化学反应的活化能,使反应条件更有利于所能控制的条件。借助催化剂的作用使用废气在较低的起燃温度条件下,发生无焰燃烧,并将其氧化分解为无害的CO2和H2O同时放出大量的热能,从而达到去除废气中的有害物质的目的。
  我国有色金属冶炼烟气排放的氮氧化物主要有三种类型,即制酸尾气、工业炉烟气和贵金属车间废气。对于不同的工艺,NOx的浓度差别很大,从几十毫克每立方米到几万毫克每立方米不等,需要用不同的方法处理。

  一  有色金属行业氮氧化物排放类型

  1.炉膛烟气

  各种有色炉烟气中的NOx浓度一般在几万到几千毫克每立方米,烟气温度基本能满足SNCR法的要求。在除尘过程中,烟气温度降至120 ~ 300,但烟气中含有的重金属氧化物粉尘会迅速使SCR催化剂失活。

  国内某铅锌冶炼企业设计了一套SNCR尿素脱硝装置,用于处理铅冶炼底吹炉烟气中的氮氧化物。工业试验证明,质量分数为10% ~ 15%的尿素水溶液以80 ~ 120 L/h的喷雾速度在底吹炉垂直烟道下部雾化喷雾,制酸尾气中的NOx浓度可达到100mg/m3以下的特殊排放限值。

  2.制酸烟气

  我国有色冶炼企业制酸尾气基本符合行业NOx排放标准要求,NOx排放浓度一般在200mg/m3以内。因此,酸性冶炼烟气中NOx的排放并没有引起国内的重视,几乎没有案例参考。

  选择性催化还原用于冶炼烟气脱硝。脱硝反应器放置在制酸一次转化之前,此时烟气已完全净化并满足反应温度要求。国外已成功应用选择性催化还原法脱除冶炼烟气制酸中的氮氧化物。荷兰布代尔锌厂采用选择性催化还原法去除冶炼烟气制酸中的氮氧化物,效果良好。设计氮氧化物浓度为200毫克/立方米,去除率可达95%。日本某冶炼厂制酸系统采用可控硅装置进行改造,设计氮氧化物浓度为200毫克/立方米,去除率可达95%。

  采用冶炼酸性烟气脱硝方法后,成品硫酸中的NOx含量可达到工业硫酸标准的要求。除了制酸烟气脱硝外,成品硫酸中的NOx也可以直接脱除。

 

  3.贵金属车间废气

  在有色金属工业中,稀有贵金属的酸洗、酸溶和浸出一般使用大量的硝酸。NOx在加热过程中会随着硝酸雾等物质的排出而排出,浓度在几千到几万毫克每立方米,具有间歇性排放的特点。目前,稀有贵金属冶炼车间产生的氮氧化物一般采用碱吸收法处理,氮氧化物整体吸收效率低,效果不明显。矿冶集团自主研发的干法吸附工艺取代了韶关冶炼厂原有的碱吸收工艺,应用于贵金属车间的氮氧化物处理。氮氧化物浓度从每立方米几万毫克降至排放标准以下,效果良好。近年来,矿冶集团对吸附剂原料的选择进行了改进,进一步提高了NOx的吸附效果,提高了吸附剂的机械强度。

  二  脱硝技术

  1)选择性催化还原法

  在一定温度范围内,利用NH3等还原性气体和铂、钯、钼、铁等催化剂,可将氮氧化物选择性还原为N2和H2O,氮氧化物的去除率在90%以上,适用于处理空气量较大的工业炉废气。其缺点是NH3对储存、运输和设备有要求,催化剂昂贵,处理后的尾气中多余的NH3需要处理。

  2)非选择性催化还原法

  在一定温度下,在催化剂(铂、钯等贵金属)的作用下,含氮氧化物气体与氢气、甲烷、一氧化碳和低烃化合物还原剂反应,反应产物为氮气、水和二氧化碳。但不同还原剂预热温度和起燃温度不同,对工艺设备要求也较高,受锅炉结构尺寸影响较大,因此常作为低氮燃烧技术的补充处理手段。

  3)吸附法

  吸附剂用于通过化学吸附或物理吸附来处理氮氧化物。用于化学吸附的吸附剂是氢氧化锰、碱性氧化铁等物质。物理吸附的吸附剂主要包括分子筛、硅胶、沸石、活性炭和高分子材料。传统的吸附方法存在吸附效率有限的问题。

  三  结语

  通过分析有色冶炼行业的氮氧化物排放特点和排放标准要求,指出有色冶炼行业脱硝的现状和发展趋势。烟气脱硫脱硝一体化技术是在传统烟气脱硫技术的基础上,同时进行协同脱硝。该技术既有传统技术的优势,又有自身独特的优势,特别适合有色冶炼烟气脱硝。

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