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燒結(jié)煙氣CO治理
Governance of CO in sintering flue gas
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北科環(huán)境煙氣一氧化碳治理技術(shù)
技術(shù)簡介

      隨著大氣污染防治工作的不斷深入,環(huán)境空氣質(zhì)量不斷好轉(zhuǎn),國家對一氧化碳(CO)的排放要求也隨之提高。自2018年以來,河北、山西多地發(fā)布關(guān)于鋼鐵行業(yè)一氧化碳排放的治理要求。CO治理與管控內(nèi)容主要包括三部分:一氧化碳回收治理設(shè)施、安裝一氧化碳在線監(jiān)測系統(tǒng),把一氧化碳控制納入日常考核。開展鋼鐵行業(yè)一氧化碳綜合治理,有效控制一氧化碳排放,對持續(xù)改善大氣環(huán)境質(zhì)量非常重要。

      針對一氧化碳治理,北科環(huán)境采用催化燃燒技術(shù),將煙氣中的一氧化碳在催化劑表面進(jìn)行完全氧化反應(yīng)。該技術(shù)具有起燃溫度低、燃燒完全、出口一氧化碳濃度低的優(yōu)點(diǎn)。此外,在催化過程中釋放大量反應(yīng)熱,可代替熱風(fēng)爐提供SCR脫硝催化所需的熱能和溫度,減少企業(yè)的能源消耗。 

      催化劑的高活性和穩(wěn)定性以及工藝過程的開發(fā)是實(shí)現(xiàn)這一技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵。自2020年開始,北科環(huán)境研發(fā)團(tuán)隊(duì)通過對催化劑載體類型、載體成型工藝、活性組分、涂覆工藝等多項(xiàng)研究,并通過實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)、中試試驗(yàn)、加速老化實(shí)驗(yàn),獲得高活性、高穩(wěn)定性、耐雜原子的一氧化碳耐硫催化劑,打通了煙氣一氧化碳治理的難關(guān),真正實(shí)現(xiàn)了高效治污、節(jié)能減排的綠色發(fā)展理念。


技術(shù)原理

      燒結(jié)煙氣主要成分為N2O2CO2CO煙氣中CO濃度為600010000 mg/Nm3CO在催化劑的作用下實(shí)現(xiàn)低溫條件下將CO化為CO2同時(shí)反應(yīng)釋放大量熱能反應(yīng)產(chǎn)生的熱能通過換熱器提供給脫硫凈化后的煙氣實(shí)現(xiàn)脫硫煙氣升溫達(dá)到脫硝SCR反應(yīng)所需的溫度不再需要熱風(fēng)爐補(bǔ)熱降低了能源消耗

催化氧化原理

     CO在催化劑作用下,CO分子吸附在催化劑金屬氧化物表面發(fā)生催化反應(yīng)氧化為CO2并釋放出大量熱能。催化劑產(chǎn)生氧空位被還原再被解離吸附的氧補(bǔ)充氧缺位而重新氧化,得以再生。

COg + 1/2 O2g = CO2       ΔH298 = -282.98 kJ/mol

 


     

催化性活性和穩(wěn)定性曲線

從應(yīng)用的角度,催化劑的耐硫穩(wěn)定性問題是催化劑在煙氣治理領(lǐng)域的一塊短板北科環(huán)境研發(fā)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了耐硫燃燒催化劑的開發(fā),完成了 1000 小時(shí)以上耐硫性能測試。 SO2 和水蒸氣含量下,催化劑效率仍穩(wěn)定在95%以上完全可以滿足工業(yè)應(yīng)用需求。


煙氣升溫原理

一氧化碳燃燒反應(yīng)為放熱過程,根據(jù)反應(yīng)熱力學(xué)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算,8000mg/Nm3CO 完全氧化 CO2 所釋放能量為80 .8kJ/Nm3(1molCO完全轉(zhuǎn)化釋放熱能282.98 kJ/mol)。根據(jù)煙氣組成計(jì)算煙氣密度為ρ=1.328 kg/Nm3煙氣比熱容:C=998 J/kg·℃尾氣溫升(理論計(jì)算)60℃通過換熱器將催化反應(yīng)釋放的熱能提供給脫硫后的煙氣達(dá)到脫硝反應(yīng)所需溫度,節(jié)省能耗成本4.005.32/噸礦


 

工藝流程

以某燒結(jié)機(jī)單塔的煙氣治理改造為例

改造前

  



改造后



技術(shù)優(yōu)勢

出口CO催化劑具有較高活性和溫度適用區(qū)間220℃580℃之間CO脫除效率98%CO達(dá)標(biāo)排放無壓力

高穩(wěn)定性通過對催化劑載體選擇和改性特殊活性組分配方的改進(jìn)催化劑產(chǎn)品耐硫性能優(yōu)異抗水熱老化能力強(qiáng)加速老化試驗(yàn)條件下催化活性表現(xiàn)出較高穩(wěn)定性

壓降小由于催化活性高催化劑可以20000h-140000h-1高空速使用裝劑量少床層壓降小

運(yùn)行成本低裝劑量少降低催化劑投資減小運(yùn)行成本

工藝簡單催化劑安裝要求低設(shè)備簡單投資小

節(jié)約能源充分利用煙氣中CO的反應(yīng)熱代替熱風(fēng)爐提供SCR脫硝催化所需的熱能和溫度節(jié)省能耗成本4.005.32/噸礦


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