鋼鐵廠燒結(jié)煙氣脫硫脫硝技術(shù)探討

樊彥玲，鄭鵬輝，汪 蓓，譚光之，沈建濤，劉 超

（西安西礦環(huán)?？萍加邢薰荆兾魑靼?710075）

鋼鐵廠燒結(jié)煙氣脫硫脫硝技術(shù)探討

樊彥玲，鄭鵬輝，汪 蓓，譚光之，沈建濤，劉 超

（西安西礦環(huán)?？萍加邢薰?，陜西西安 710075）

氣態(tài)SO2和NOx是PM2.5的前驅(qū)體，據(jù)報道，由SO2和NOx前驅(qū)體轉(zhuǎn)化而來的PM2.5占到空氣中PM2.5總量的40%以上。燒結(jié)煙氣中含有大量的SO2和NOx，是鋼鐵廠燒結(jié)煙氣重點治理對象。依據(jù)燒結(jié)煙氣特性，提出燒結(jié)煙氣SO2和NOx治理方法，為燒結(jié)煙氣治理提供技術(shù)基礎(chǔ)。

脫硫；脫硝；燒結(jié)

1 概述

火電廠和鋼鐵冶金行業(yè)是高耗能重污染的兩大行業(yè)，在其排放的大氣污染物中，SO2和NOx對人類和生態(tài)環(huán)境的影響最為嚴重。國家要求“十二五”期間SO2減排8%，NOx減排10%。目前，火電廠煙氣脫硫主要應(yīng)用石灰石/石灰-石膏濕法，脫硝主要應(yīng)用SCR法或SNCR工藝，兩種技術(shù)日益成熟，絕大多數(shù)火電廠已實現(xiàn)煙氣達標排放。在這種大背景下，鋼鐵冶金行業(yè)的減排與煙氣治理壓力日益增大，必將成為下一個國內(nèi)工業(yè)煙氣治理的重點目標。

2 燒結(jié)煙氣

2.1 燒結(jié)煙氣特點

與火電廠煙氣相比，燒結(jié)煙氣有以下特點：

（1）煙氣量大、變化大：1t燒結(jié)礦約產(chǎn)生4 000～6 000m3的煙氣量，變化幅度可高達40%以上。

（2）煙氣成分復(fù)雜：含SO2、NOx、粉塵、HCl、HF、重金屬、多環(huán)芳烴（PAH）和二噁英等多種污染物。

（3）煙氣溫度變化范圍較大：燒結(jié)煙氣溫度變一般在120～180℃，低溫燒結(jié)工序產(chǎn)生的煙溫可低至80℃左右。

（4）含濕量與含氧量高：含濕量7%～13%，含氧量一般為15%～18%，對于污染物處理影響較大。

（5）SO2和NOx濃度范圍較大：SO2濃度一般在500～2500 mg/Nm3范圍內(nèi)，高濃度能達到5000 mg/Nm3以上。NOx濃度一般在150～300mg/m3范圍內(nèi)，高濃度能達到600mg/m3以上。

2.2 燒結(jié)煙氣治理難點

由于鋼鐵行業(yè)和火電廠燃煤鍋爐在煙氣特性方面存在著很大區(qū)別，因此很難直接將火電廠燃煤鍋爐煙氣治理技術(shù)應(yīng)用于鋼鐵行業(yè)燒結(jié)煙氣，尤其是對于煙氣脫硝。與火電廠燃煤鍋爐煙氣的治理方法相比，治理燒結(jié)煙氣主要有以下技術(shù)難點：

（1）燒結(jié)煙氣溫度相對較低，而且波動較大，應(yīng)用石灰石/石灰-石膏濕法脫硫系統(tǒng)可以適應(yīng)，但對于SCR和SNCR脫硝系統(tǒng)，溫度較低。

（2）燒結(jié)煙氣含氧量相對較高，無論對于脫硫，還是對于脫硝系統(tǒng)，影響都非常大。

（3）通常情況下，SO2和NOx平均濃度相對較低，且變化范圍比較大，不穩(wěn)定；

（4）除了SO2、NOx和粉塵，燒結(jié)煙氣中還含有其他多種污染物組分，主要有氟化氫、氯化氫、一氧化氮、二惡英和重金屬等，協(xié)同處理的難度比較大。

3 現(xiàn)有脫硫脫硝技術(shù)分析

3.1 單一脫硫技術(shù)

煙氣脫硫技術(shù)可分為干法和濕法脫硫技術(shù)，干法技術(shù)主要指循環(huán)流化床技術(shù)，濕法技術(shù)主要有石灰石/石灰-石膏法、氨-硫酸銨法、雙減法和海水脫硫技術(shù)。燒結(jié)煙氣具有煙氣量波動較大的特點，循環(huán)流化床技術(shù)存在塌床的技術(shù)風險；

氨-硫酸銨法脫硫效率高，但是因為工藝自身特點存在易產(chǎn)生氣溶膠、氨逃逸等二次污染、且腐蝕性強、硫酸銨結(jié)晶困難等問題；雙堿法因為脫硫劑再生困難，且易產(chǎn)生高鹽度廢水，已經(jīng)屬于淘汰工藝；海水脫硫技術(shù)有地域性限制；石灰石/石灰-石膏法能夠適應(yīng)燒結(jié)機工況復(fù)雜，煙氣量大、溫度低、變化大、煙氣成分復(fù)雜，含氧量高等特點，且石灰石資源豐富，品質(zhì)較優(yōu)，因此石灰石-石膏法具有天然優(yōu)勢，在燒結(jié)機煙氣脫硫項目中應(yīng)用廣泛，且運行穩(wěn)定。

3.2 單一脫硝技術(shù)

火電廠燃煤鍋爐煙氣脫硝主要應(yīng)用SCR或SNCR工藝，且運行穩(wěn)定。但由于鋼鐵廠燒結(jié)煙氣的溫度較低（＜200℃），煙氣量大、變化大等特點，很難直接采用燃煤鍋爐煙氣脫硝常用的SCR技術(shù)（最佳反應(yīng)溫度320～420℃）或SNCR技術(shù)（最佳反應(yīng)溫度800～1 200℃），需要通過工藝優(yōu)化和技術(shù)創(chuàng)新后，再應(yīng)用于鋼鐵廠燒結(jié)煙氣脫硝。據(jù)報道，采用SCR技術(shù)進行燒結(jié)脫硝的項目設(shè)備在美國有3套，在日本有7套，在我國臺灣地區(qū)有3套。

因為燒結(jié)煙氣的溫度與SCR技術(shù)的最佳反應(yīng)溫度較為接近，且效率高能滿足國家環(huán)保要求，因此考慮對SCR工藝進行優(yōu)化，目前國內(nèi)外有兩種方案。方案一：采用低溫催化劑，燒結(jié)煙氣經(jīng)整流噴氨混合后，直接導(dǎo)入SCR反應(yīng)器催化脫硝。其優(yōu)點是不需對煙氣加熱升溫，工藝路線簡單，缺點在于低溫催化劑技術(shù)目前國內(nèi)還不成熟，且催化劑單價高，耗量大，初期投資大。方案二：采用中溫催化劑，燒結(jié)煙氣進入脫硝反應(yīng)器之前，經(jīng)過空氣預(yù)熱器預(yù)熱和煙道燃燒器加熱，煙氣溫度提高到中溫催化劑最佳反應(yīng)溫度區(qū)間（320～420℃），然后將煙氣送往SCR反應(yīng)器催化脫硝。其優(yōu)點是中溫催化劑在國內(nèi)應(yīng)用成熟、廣泛，且脫硝效率高、單價便宜，催化劑耗量小，初期投資小，缺點在于需要加補燃器，需要提供燃料，另一方面還需考慮占地影響。

3.3 脫硫脫硝一體化技術(shù)

脫硫脫硝一體化工藝分為干法和濕法工藝。干法工藝主要包括電子束照射法和活性焦吸附法等，濕法工藝主要包括液體吸收法和液膜法，目前國內(nèi)外研究主要集中在干法工藝。

（1）電子束照射法

電子束照射法在1970年由日本荏原公司首先提出，從20世紀80年代中期我國開始研究該技術(shù)，目前國內(nèi)有一套工業(yè)中試試驗裝置，處理煙氣量為12 000m3/h，由中國工程物理研究院建造。

（2）活性焦吸附法

活性焦吸附法最早由德國Bergbau-Forschung公司開發(fā)。吸附劑活性焦在移動床吸附塔中自上而下緩慢移動，煙氣以錯流方式穿過移動床層，煙氣中的SO2被吸附并與O2生成SO3，進而與吸附態(tài)的H2O反應(yīng)生成硫酸儲存在吸附劑微孔中。NOx與SO2存在競爭吸附，當SO2吸附完全時，活性焦開始脫硝，這時可向塔內(nèi)通氨，氨與被吸附的NOx作用生成氮氣，隨凈化后的煙氣排空。吸附飽和的吸附劑經(jīng)由卸料器排出送至再生塔，經(jīng)再生循環(huán)使用，再生得到的高濃度SO2氣體可進一步的轉(zhuǎn)換成液態(tài)SO2或H2SO4。

4 結(jié)論

選擇性催化還原（SCR）煙氣脫硝技術(shù)成熟可靠，運行穩(wěn)定，脫硝效率高，已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于火電廠燃煤鍋爐煙氣脫硝。因此，通過工藝優(yōu)化和技術(shù)創(chuàng)新后，對于燒結(jié)機已配置煙氣脫硫設(shè)施且運行良好的項目，設(shè)置煙氣SCR脫硝設(shè)施必然成為燒結(jié)煙氣凈化領(lǐng)域的主流；

對于燒結(jié)機尚未配置煙氣脫硫設(shè)施的項目，采用活性焦吸附法較大優(yōu)勢：整體投資費用低；脫硫脫硝效率高，脫硫效率達95%以上，脫硝效率80%以上；協(xié)同處理能力強，能有效脫除煙氣中的重金屬、HCl、HF、二惡英、呋喃、羰基鐵等多種有毒污染物；副產(chǎn)品可資源化回收利用，再生產(chǎn)物為硫酸、液態(tài)二氧化硫，運行成本低，經(jīng)濟效益好；無二次污染等優(yōu)點?；钚越刮椒ㄓ辛己玫膽?yīng)用業(yè)績，必成為燒結(jié)煙氣凈化領(lǐng)域的新趨勢。

[1] 蔣文舉.煙氣脫硫脫硝技術(shù)手冊[M].北京：化學工業(yè)出版社，2015.

[2] 郭永強.燒結(jié)煙氣SCR脫硝技術(shù)淺析[J].環(huán)境工程，2014，（32）；493-495.

T h e T e c h n o l o g y o f S i n t e r i n g F l u e G a s D e s u l f u r i z a t i o n T e c h n o l o g y i s D i s c u s s e d

Fan Yan-ling，Zheng Peng-hui，Wang Pei，Tan Guang-zhi，Shen Jian-tao，Liu Chao

gaseous SO2and NOxare the precursor of PM 2.5，which is reported to account for more than 40 percent of PM2.5 in the air，which is converted from the SO2and NOxprodrome.Sintering flue gas contains a lot of SO2and NOx，which is the key treatment target for sintering fl ue gas.Based on the characteristics of sintering fl ue gas，the method of SO2and NOxof sintering fl ue gas is proposed，which provides the technical basis for sintering fl ue gas treatment.

desulphurization；denitration；sintering

X757

B

1003-6490（2017）08-0198-02

2017-05-23

史瑞軍（1984—），男，內(nèi)蒙烏蘭察布盟人，助理工程師，主要研究方向為高分子合成與應(yīng)用，以及化工設(shè)備對高分子合成的作用與應(yīng)用。

收稿日期：2017-05-08

作者簡介： 樊彥玲（1981—），女，陜西西安人，工程師，主要從事環(huán)保設(shè)計工作。