1、引言

 

鋼鐵行業作為國家的基礎行業在經濟方面和社會發展中具有重要的作用，但鋼鐵行業產生的大量SO2和NOx等具有極大的危害。調查顯示，鋼鐵冶煉過程中大約有50%～61%的SO2和有47%的NOx是來自鐵礦燒結工藝。目前各種處理工藝都不能完全去除SO2和NOx，大量的氮硫化物排放到環境中，這些物質排放后將對大氣造成污染，對人類健康也構成潛在的威脅。因此，在不影響鋼鐵行業運行的前提下，研究可行高效的去除方法，實現經濟與環境友好發展，減少氮硫化物的排放已刻不容緩。

 

2、燒結煙氣的特點及危害

 

燒結煙氣是燒結混合料點火并且在高溫燃燒的條件下燒結成型的復雜過程中產生的工業廢氣[1]。SO2濃度在燒結機中呈“中部高，兩端低”的分布，NOx濃度則是從頭至尾依次降低。排放出來的煙氣夾雜著粉塵、有害有機物和大量的氮硫化物等多種有害氣體，污染成分多。

 

由于燒結煙氣的這些特點，在治理方面尚不成熟，從而造成嚴重的大氣污染，尤其是排放出的硫化物和氮氧化物使得許多重工業區以及建筑物多次遭受酸雨的侵蝕，粉塵顆粒使得霧霾在冬天也是常見的現象，對人們的健康以及居住環境都有很嚴重的影響。所以對燒結煙氣脫硫脫硝技術的掌握和研究變得尤為重要。

 

3、燒結煙氣脫硫脫硝的現狀及方法

 

燒結煙氣脫硫技術的發展趨勢已經由原來的傳統的濕法技術轉變為半干法和干法，甚至被新濕法所取代。而脫硝技術則由于受煙氣溫度的影響，以及投資費用的限制，國內外可以應用的技術較少。現有幾種方法比較常用：

 

3.1循環流化床法

 

循環流化床技術的原理是利用氫氧化鈣與煙氣中的SO2通過吸收劑在循環流化床內進行中和反應，從而實現脫硫的目的。此技術不僅可以快速脫硫，而且還可以采用還原劑氨與催化劑FeSO4·7H2O共同處理進行脫氮[2]。

 

趙毅[3]等探究了煙氣循環流化床同時脫硫脫硝的機理，采用自主研制的高活性吸收劑，并分析了脫除SO2和NOx效率的影響因素，發現最佳工藝條件為：反應器內溫度為50℃;煙氣濕度為6%;SO2和NOx的濃度均可為1000～3500mg/m3;Ca/（S+N）=1.1;反應器內氣速為1.8m/s循環倍率為130;煙氣量為400m3/h。

 

該技術的優點是操作簡便，投資費用低，不會產生廢水，脫硫脫硝的效率可以高于80%避免了“結垢”和“粘壁”，還可以有效的降低粉塵。但是容易出現塌床問題，其副產品成分復雜，經濟利用價值不高。

 

3.2石灰-石膏法

 

其原理是將石灰石通過脫硫劑制備循環系統制成漿液送入到吸收塔中以達到脫硫脫硝的目的[4]。

 

姜秀玲[5]對該技術在某球團脫硫工程實踐運行為例，分析工藝參數、原理以及運行質量的影響因素。實踐證明液氣比、循環漿液pH值、石灰漿液濃度都控制適宜，排放出的煙氣符合標準。

 

石灰-石膏法是目前國內外最成熟的脫硫工藝之一，它脫硫效率高，儲量大，由于煙氣不穩定的特點，該技術可以自動調節煙氣流量、SO2濃度、煙溫來達到系統穩定運行。其副產品為脫硫石膏，處理難度大，易造成二次污染。

 

3.3微波法

 

微波通常是指波長在1mm～1m的電磁波，介于紅外與無線電波之間，目前國內經常使用的兩種微波頻率為915MHz和2450MHz。微波技術是一項成熟的技術，隨著燒結煙氣脫硫脫硝行業的不斷發展，特別是在處理難降解SO2和NOx方面有了很大的突破，在煙氣處理方面具有巨大的發展前景。

 

4、微波法處理燒結煙氣中氮硫化物的研究進展

 

微波法降解煙氣中的有機污染物有兩種方式，直接作用于煙氣時，會使煙氣中某些極性較強的分子形成高溫，從而誘發分子極化旋轉作用，加劇有機物分子活性，促使分子化學鍵斷裂，降解有機污染物[6]。有些煙氣中的有機物不能直接地吸收微波，可先用微波輻射吸波介質（活性炭、鋼渣等）通過吸波介質將微波能傳遞給待降解有機物，以達到降解煙氣有機物的目的。

 

王鑫[7]等采用正交實驗法，利用微波的熱效應來研究活性炭的脫硫效率。研究結果表明微波功率越大，活性炭層溫度越高，后趨于穩定，當溫度為550℃時影響最為強烈，分別觀察原炭及微波改性后活性炭的SEM照片，發現改性活性炭更有利于吸附有害氣體。

 

以上研究結果表明，用微波輻照活性炭進行脫硫脫硝的效率高，處理后的廢氣也符合排放的要求。微波技術與傳統方法相比，不僅降解速率高、反應時間短，而且減少大規模煙氣處理設施，節省成本，實現了煙氣處理工程小型化，尤其適應了目前企業氮硫化物處理需求。雖然微波技術處理煙氣效果很好，但在處理煙氣中SO2、NOx方面主要還在試驗階段，在實際應用較少，相關微波煙氣處理技術及工藝尚不成熟，還需進一步研究。

 

5、結論

 

通過燒結煙氣的特點以及處理處理技術可以發現：一般判斷煙氣處理技術高效利用的三個要求為生產成本低、處理效果好、不會造成二次污染。循環流化床法、活性炭法、石灰石膏法雖然都能處理燒結煙氣中的NOx和SO2，但存在著處理效果差、生產成本高和生產效率低等缺點，在實際應用方面存在著不足。

 

微波在處理燒結煙氣脫硫脫硝方面有著良好的效果，污染物的去除率很高，從而增強了微波法去除燒結煙氣中氮硫化物的研究。研究表明，用微波法處理煙氣中的NOx和SO2具有其他方法不可比擬的優點，微波和吸波介質（活性炭）共同作用下去除NOx和SO2的效果更加明顯。

 

隨著排放標準的日益嚴格，各國學者在處理燒結煙氣中NOx和SO2等方面進行了一些積極的探索。雖然微波法處理氮硫化物的技術還不夠成熟，但是其在燒結煙氣處理中的潛在價值和優勢不容忽視。隨著微波法的逐漸成熟，在燒結煙氣處理領域不斷發展，作為一種極具潛力的處理方法，微波技術有望成為處理燒結煙氣脫硫脫硝的新工藝。