CN108325307A - 基于强化料层吸附的烧结烟气pm2.5减排方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于强化料层吸附的烧结烟气PM_2.5减排方法，该方法是铁矿烧结原料在制备粒料过程中在第二圆筒混合机尾部离卸料端4.5～5m处添加消石灰，以及在离卸料端3～3.5m处喷洒吸附剂溶液，获得表面粘附有消石灰和吸附剂的粒料小球，利用吸附剂和消石灰吸附并粘结PM_2.5的作用来减少烧结过程PM_2.5的排放。然后采用半干法或干法脱硫‑布袋除尘工艺对旋风除尘后的烧结升温段烟气进行净化，非升温段烟气采用电除尘净化，使得外排烟气中PM_2.5的浓度降低至20mg/Nm³以下，满足严格的排放标准要求，该方法不需改变原有烧结流程，无需增设大型净化设备，即可实现烧结烟气PM_2.5的高效经济治理。

Description

基于强化料层吸附的烧结烟气PM2.5减排方法

技术领域

本发明涉及一种降低烧结烟气PM_2.5减排的方法，特别涉及一种通过强化料层吸附来实现烧结烟气PM_2.5减排的方法，属于钢铁冶金技术领域。

背景技术

PM_2.5指空气动力学直径小于或等于2.5μm的大气颗粒物，它们能够进入人体肺泡，故此也称为可入肺颗粒物。大量的研究表明，细颗粒物对人体健康的危害远远高于粗颗粒物。PM_2.5粒径小，比表面积大，活性强，易附带有毒、有害物质，且在大气中的停留时间长、输送距离远，对大气环境质量的影响很大。PM_2.5污染可导致或加重呼吸系统、心血管系统、神经系统等方面的疾病，对人类健康危害巨大。

烧结厂是钢铁企业最大的烟尘排放源，其排放量占钢铁企业的40％。同时烧结机头烟气粉尘排放量占整个烧结工序粉尘排放量的75.53％。国内约占80％以上的烧结机采用电除尘器，其对烟气中总颗粒物的脱除效率可达99％以上。但烧结过程产生的微细颗粒中碱金属多，其比电阻一般达10¹²～10¹³Ω·cm，远高于反电晕临界比电阻，其荷电能力差，导致脱除效率低，经电除尘后排放的烧结烟气中80％以上以上颗粒物为PM_2.5。目前，我国不少烧结厂的烟气粉尘排放浓度还达不到2015年实施的《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》的排放限值(50mg/Nm³)，而随着环境的日益重视，国家拟将出台更严格的排放标准，2017年我国颁布了排放标准修订单，其征求意见稿中拟将排放限值降低至20mg/Nm³，这对烧结烟气治理提出了更大的挑战，因而迫切需要开发适合烧结烟气细颗粒物减排的技术。

为提高烟气PM_2.5的脱除效率，国内外研制了多种新型高效除尘设备，如静电强化过滤除尘器、电袋复合除尘技术、电凝聚除尘器、薄膜电除尘器技术等新型净化设备，推动了除尘技术的发展。这些设备主要利用多种除尘原理的优势技术复合而成，其制造成本高、运行和维护费用高，且大多以过滤器和电除尘复合的除尘器，并不适合温度高、含湿量大的烧结烟气。

随着环保要求的提高，很多烧结厂的颗粒物排放量已经远远不能满足排放标准的要求，且缺乏适合烧结烟气PM_2.5高效控制的技术。因此，需要开发一种既不需要额外购置大型设备、不改变原有工艺和产品质量，又能有效的降低烧结烟气中PM_2.5排放量的方法。

发明内容

针对现有烧结除尘设备对于PM_2.5脱除效率低的问题，本发明的目的是在于提供一种通过将PM_2.5吸附在烧结料层中，同时对升温段烟气中PM_2.5进行集中治理，以实现降低烧结烟气PM_2.5排放量的方法，该方法既不改变现有的工艺流程，又不影响烧结矿产量，有利于工业化生产中广泛应用。

为了实现上述技术目的，本发明提供了一种基于强化料层吸附的烧结烟气PM_2.5减排方法，其包括以下步骤：

1)将铁矿烧结原料在第一圆筒混合机中混匀，得到铁矿烧结混合原料；

2)所述铁矿烧结混合原料在第二圆筒混合机中进行制粒，得到粒料小球；制粒过程中在第二圆筒混合机尾部离卸料端4.5～5m处添加消石灰，以及在离卸料端3～3.5m处喷洒吸附剂溶液；所述吸附剂包含羧甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、淀粉钠中至少一种；

3)将粒料小球布料至烧结机台车上，进行点火、烧结，烧结过程中产生的烟气进行分段处理；其中，升温段烟气经过旋风除尘后，采用半干法或干法脱硫-布袋除尘工艺进行净化，非升温段烟气采用电除尘工艺进行净化。

优选的方案，所述消石灰添加量占铁矿烧结原料总质量的0.5％～1.5％。

较优选的方案，所述消石灰的消化程度不低于90％，消石灰中小于0.5mm粒级的质量百分比例不低于80％，消石灰中自由水的质量百分含量不超过5％。消石灰是由生石灰加水进行消化得到。

较优选的方案，所述消石灰采用气力输送的方式均匀添加至第二圆筒混合机烧结混合原料表面，即通过气流的分散作用将消石灰均匀添加到铁矿烧结混合原料表面。

优选的方案，所述吸附剂溶液喷洒量占铁矿烧结原料总质量的0.2％～0.4％；所述吸附剂溶液的质量百分比浓度为0.5％～0.8％。

较优选的方案所述吸附剂溶液通过喷雾状方式喷洒在第二圆筒混合机烧结混合原料表面。

优选的方案，所述升温段烟气为烟气温度开始上升至烟气温度达到最高点这段区域排放的烟气。

本发明技术方案中铁矿烧结原料为本技术领域公知的，主要包括铁矿石、石灰石、白云石、返矿、生石灰等。

本发明的基于强化料层吸附的烧结烟气PM_2.5减排方法，其包括以下具体步骤：

(1)将铁矿石、石灰石、白云石、返矿、生石灰等铁矿烧结原料配料后，在第一圆筒混合机中混匀；

(2)混合原料在第二圆筒混合机中进行制粒；在第二圆筒混合机尾部离卸料端4.5～5m处加入占烧结原料总质量0.5％～1.5％的消石灰；在第二圆筒混合机尾部离卸料端3～3.5m处喷入占烧结原料总质量0.2％～0.4％的吸附剂溶液；通过制粒获得表面粘附有消石灰和吸附剂的料粒小球；其中，吸附剂溶液的质量百分比浓度为0.5％～0.8％；

(3)将制粒后的混合料，通过皮带运输至烧结机头部的料仓，然后将其布到铺有底料的烧结机台车上，最后进行点火、烧结，并对烧结过程产生的烟气分段进行针对性的除尘净化处理。

相对现有技术，本发明的技术方案带来的有益效果：

(1)本发明通过将含羧甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、淀粉钠等有机高分子类吸附剂和消石灰喷涂在料粒小球的表面，这些有机高分子类吸附剂和消石灰均可起到粘结和吸附PM_2.5的作用，且特别是这些有机高分子类吸附剂在低温下作用力强，而消石灰在高温下仍具有较好的粘结作用，从而两者具有协同作用，使得PM_2.5在整个烧结过程能够牢固吸附在料层中。

(2)本发明通过控制添加吸附剂溶液和消石灰的位置，以保证粒料小球先粘附消石灰，再粘附吸附剂溶液，消石灰可以吸收吸附剂溶液中的水分，避免吸附剂溶液喷加到料粒小球中产生过湿的现象，同时消石灰具有较大的饱和湿容量，可使料层保持较高的湿度但不产生过湿，这有利于PM_2.5的高效吸附。料粒小球表面形成的消石灰和吸附剂涂层，即可吸附来自料粒小球内部产生的向烟气扩散的MP_2.5，也可吸附来自上部料层烟气中的MP_2.5。

(3)本发明采用的有机高分子类吸附剂具有双亲分子结构，具备粘结和吸附双重功能，强化料层对PM_2.5的吸附作用，同时可以改变PM_2.5的润湿性，使PM_2.5在具有一定湿度的环境下被牢固粘附在料层中，与消石灰配合，从而大幅减少烧结机前段烟气中的PM_2.5排放量，使得该段烟气排放粗粒粉尘为主，采用电除尘即可达到较好的除尘效率。

(4)本发明提供的有机高分子吸附剂及消石灰来源广泛，价格低廉，对环境友好，配制过程简单快捷，对环境无害。而且吸附剂在高温过程中分解，不会将杂质引入烧结产品中，保证了烧结矿的产量和质量。

(5)本发明操作简便，仅在第二圆筒混合机中加入吸附剂和消石灰，不改变原来烧结流程，无需购置大型设备。对于一些因成本效益等问题而无法升级除尘设备的烧结厂，本方法提供了一种可行的PM_2.5调控途径，便于推广应用。

(6)本发明对于铁矿粒料烧结过程中升温段烟气，由于烧结已抵达料层底部，料层的吸附作用变弱，PM_2.5主要在该段排放，该段烟气由于水蒸气含量低，可采用布袋除尘对其进行净化，因而PM_2.5的脱除效率高。

本发明利用烧结过程产生的过湿带，强化了料层粘附PM_2.5的作用，使得烧结机前段烟气PM_2.5排放量大幅降低；PM_2.5主要排放在升温段烟气中，有利于减少烟气处理量和后续PM_2.5的高效治理，因此，通过本发明的技术，可使外排烟气中PM_2.5的浓度控制在20mg/Nm³以下。

附图说明

【图1】为铁矿烧结原料制备粒料小球示意图；

【图2】为粒料小球烧结过程实现PM2.5减排示意图；

【图3】为升温段烟气划分示意图。

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

将铁矿石、石灰石、白云石、返矿、生石灰等烧结原料配料后，在第一圆筒混合机中混匀，然后在第二圆筒混合机中进行制粒；在第二圆筒混合机尾部离卸料端5m处加入占烧结原料总质量1.5％、消化程度为90％、-0.5mm粒级80％、自由水含量5％的消石灰；在第二圆筒混合机尾部离卸料端3.5m处喷入占烧结原料总质量0.4％的羧甲基纤维素钠溶液，溶液中羧甲基纤维素钠的质量浓度为0.5％；将制粒后的混合料，通过皮带运输至烧结机头部的料仓，然后将其布到铺有底料的烧结机台车上，最后进行点火、烧结。将烧结烟气分为升温段烟气和非升温段烟气进行分段治理，升温段烟气经旋风除尘后采用循环流化床半干法脱硫-布袋除尘工艺进行净化，非升温段烟气采用电除尘的净化方法，经除尘净化后烟气中PM2.5的浓度为15mg/Nm³。

实施例2

将铁矿石、石灰石、白云石、返矿、生石灰等烧结原料配料后，在第一圆筒混合机中混匀，然后在第二圆筒混合机中进行制粒；在第二圆筒混合机尾部离卸料端4.5m处加入占烧结原料总质量0.5％、消化程度为95％、-0.5mm粒级85％、自由水含量3％的消石灰；在第二圆筒混合机尾部离卸料端3m处喷入占烧结原料总质量0.2％的聚丙烯酰胺溶液，溶液中聚丙烯酰胺的质量浓度为0.8％；将制粒后的混合料，通过皮带运输至烧结机头部的料仓，然后将其布到铺有底料的烧结机台车上，最后进行点火、烧结。将烧结烟气分为升温段烟气和非升温段烟气进行分段治理，升温段烟气经旋风除尘后采用循环流化床半干法脱硫-布袋除尘工艺进行净化，非升温段烟气采用电除尘的净化方法，经除尘净化后烟气中PM2.5的浓度为17mg/Nm³。

Claims (7)

1.基于强化料层吸附的烧结烟气PM_2.5减排方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)将铁矿烧结原料在第一圆筒混合机中混匀，得到铁矿烧结混合原料；

2)所述铁矿烧结混合原料在第二圆筒混合机中进行制粒，得到粒料小球；制粒过程中在第二圆筒混合机尾部离卸料端4.5～5m处添加消石灰，以及在离卸料端3～3.5m处喷洒吸附剂溶液；所述吸附剂包含羧甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、淀粉钠中至少一种；

3)将粒料小球布料至烧结机台车上，进行点火、烧结，烧结过程中产生的烟气进行分段处理；其中，升温段烟气经过旋风除尘后，采用半干法或干法脱硫-布袋除尘工艺进行净化，非升温段烟气采用电除尘工艺进行净化。

2.根据权利要求1所述的基于强化料层吸附的烧结烟气PM_2.5减排方法，其特征在于：所述消石灰添加量占铁矿烧结原料总质量的0.5％～1.5％。

3.根据权利要求2所述的基于强化料层吸附的烧结烟气PM_2.5减排方法，其特征在于：所述消石灰的消化程度不低于90％，消石灰中小于0.5mm粒级的质量百分比例不低于80％，消石灰中自由水质量百分含量不超过5％。

4.根据权利要求1～3任一项所述的基于强化料层吸附的烧结烟气PM_2.5减排方法，其特征在于：所述消石灰采用气力输送的方式均匀添加至第二圆筒混合机烧结混合原料表面。

5.根据权利要求1所述的基于强化料层吸附的烧结烟气PM_2.5减排方法，其特征在于：所述吸附剂溶液喷洒量占铁矿烧结原料总质量的0.2％～0.4％；所述吸附剂溶液的质量百分比浓度为0.5％～0.8％。

6.根据权利要求1或5所述的基于强化料层吸附的烧结烟气PM_2.5减排方法，其特征在于：所述吸附剂溶液通过喷雾状方式喷洒至第二圆筒混合机烧结混合原料表面。

7.根据权利要求1所述的基于强化料层吸附的烧结烟气PM_2.5减排方法，其特征在于：所述升温段烟气为烟气温度开始上升至烟气温度达到最高点这段区域排放的烟气。