燒結(jié)煙氣排放治理實踐

何 濤，姚妍宏

（天津榮程聯(lián)合鋼鐵集團有限公司 煉鐵廠，天津300352）

1 前言

燒結(jié)煙氣是燒結(jié)混合料點火后隨臺車運行，在高溫?zé)Y(jié)成型過程中所產(chǎn)生的含塵廢氣。燒結(jié)煙氣的主要特點：燒結(jié)煙氣量大，固體料循環(huán)率高；煙氣溫度較高；煙氣攜帶粉塵多；含有腐蝕性氣體，產(chǎn)生一定量的氯化氫（HCl）、硫氧化物（SO x）、氮氧化物（NO x）、氟化氫（HF）等。目前，燒結(jié)廠治理煙氣排放，主要通過燒結(jié)燃燒后的尾氣處理措施，從而減少二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NO x）和粉塵顆粒物的排放量，從而達(dá)到空氣治理的目的。

2 燒結(jié)煙氣排放治理

2.1 脫硫處理

煙氣中硫主要來自含硫鐵料和固體燃料，燒結(jié)脫硫治理主要從兩個方面入手。一是優(yōu)化配料結(jié)構(gòu)，減少高硫鐵料的配加量，同時提高固體燃料的質(zhì)量，即降低焦粉和煤粉的含硫量。二是對燒結(jié)燃燒后尾氣增加脫硫設(shè)備，從而進行脫硫處理。

鋼鐵行業(yè)中采用最多的脫硫技術(shù)為濕式鎂法。濕式鎂法脫硫技術(shù)成熟，效率高，Mg/S低，運行可靠，操作簡單。但脫硫產(chǎn)物的處理比較麻煩，煙溫降低不利于擴散，傳統(tǒng)濕法的工藝復(fù)雜，占地面積和投資較大。

2.1.1 濕式氧化鈣法脫硫

榮鋼集團2011年安裝除塵及煙氣排放在線監(jiān)測設(shè)備，2012年在230 m2帶式燒結(jié)機增加脫硫設(shè)備石灰石—石膏濕法，也稱氧化鈣法。

pH值一般控制在5.5～6.5。氧化鈣法脫硫優(yōu)點：操作方便，脫硫效率達(dá)到90%，達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)。缺點：高鈣灰質(zhì)量要求較高，氧化鈣（CaO）含量90%以上，-0.074 mm細(xì)度95%以上。脫硫塔內(nèi)部易結(jié)塊，漿液循環(huán)池起泡沫；副產(chǎn)品石膏不容易處理，且漿液pH值控制不當(dāng)易形成“酸雨”。視覺上尾氣排放白色蒸汽量大，可隨風(fēng)飄出2 km。

2.1.2 濕式氧化鎂法脫硫

根據(jù)國家出臺鋼鐵燒結(jié)、球團工業(yè)現(xiàn)行排放標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了大氣污染物和特別排放限值：顆粒物一般地區(qū)排放限值為50 mg/m3，特別排放限值為40 mg/m3；二氧化硫一般地區(qū)排放限值為200 mg/m3，特別排放限值為180 mg/m3；氮化物一般地區(qū)排放限值和特別排放限值均為300 mg/m3。隨著國家對排放標(biāo)準(zhǔn)的提高，2015年，榮鋼集團將230 m2燒結(jié)鈣法脫硫改造為濕式氧化鎂法脫硫。

濕式氧化鎂法主要有技術(shù)成熟、適用性強、脫硫率高、脫硫劑來源集中等優(yōu)點。生成產(chǎn)物亞硫酸鎂，經(jīng)氧化后生成七水硫酸鎂。七水硫酸鎂送到流化床加熱，在近1 000℃時煅燒生成MgO循環(huán)利用，SO2可以回收利用；副產(chǎn)品硫酸鎂回收深加工。

濕法氧化鎂法煙氣脫硫的影響因素有3個：

1）pH值。SO2負(fù)荷決定于煙氣體積流量和原煙氣的SO2含量。加入的氫氧化鎂流量取決于SO2負(fù)荷與氫氧化鎂和SO2的摩爾比。隨著氫氧化鎂的加入，吸收塔漿液將達(dá)到某一pH值。脫硫效率隨吸收塔中pH的升高而提高，吸收劑達(dá)到臨界濃度時脫硫效率最高。較低的pH值可以降低堵塞和結(jié)垢的風(fēng)險，因此在濕式鎂法煙氣脫硫中，pH值控制在5.0～5.6較適宜。

2）液氣比（L/G）。液—氣比常用來反映吸收劑量與吸收氣體量之間的關(guān)系。運行經(jīng)驗表明，脫硫率隨L/G的增加而增加，特別是在L/G較低的時候，其影響更加顯著。在實際運行中，對反應(yīng)強的氧化鎂，可適當(dāng)降低液氣比來克服其不利的影響。

3）鎂硫比（Mg/S）。鎂硫比是指脫硫塔內(nèi)煙氣提供的脫硫劑所含鎂的摩爾數(shù)與煙氣中所含SO2摩爾數(shù)的比例。鎂硫比相當(dāng)于洗滌每摩爾SO2所用的氧化鎂的摩爾數(shù)。鎂硫比高將有利于氫氧化鎂與SO2的反應(yīng)，提高煙氣脫硫效率。但鎂硫比大，則鎂的利用率下降，浪費了吸收劑。

通過230 m2燒結(jié)煙氣在線監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，進口SO2濃度 776 mg/Nm3，出口 SO2濃度 23.5 mg/Nm3，脫硫效率可達(dá)到97%，比鈣法提高7%左右，SO2排放均值23.5 mg/Nm3，遠(yuǎn)低于200 mg/Nm3國家排放限值。

2.2 脫硝處理

燒結(jié)煙氣的NO x中95%為NO，NO難溶于水，而高價態(tài)的 NO2、N2O5可溶于水生成 HNO2和 HNO3，溶解能力大大提高，從而可與后期的SO2同時吸收，達(dá)到同時脫硫脫硝的目的。

因此目前鋼鐵行業(yè)在線檢測氮氧化物主要是NO，榮程燒結(jié)廠于2015年7月進行脫硝設(shè)備投運，采用臭氧法，通過O3將NO氧化成NO2，然后通過堿液吸收生成硝酸鹽，從而脫除煙氣中NO x。

影響臭氧脫硝的主要因素：摩爾比（O3/NO）、反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、吸收液性質(zhì)等，這些因素對脫硝效率有不同程度的影響。

230 m2燒結(jié)機脫硝項目正式投入運行以來，經(jīng)煙氣檢測，脫硝效率達(dá)到53%以上，出口煙氣NO x的排放濃度降到160 mg/Nm3以下，最低達(dá)到95 mg/Nm3，遠(yuǎn)低于300 mg/Nm3的國家排放限值，年減少NO x排放約550 t。

2.3 粉塵顆粒物的治理

2.3.1 機頭靜電除塵器升級改造

針對機頭電除塵極板的粘灰現(xiàn)象，重點對機頭靜電除塵做了多次升級改造。對二、三、四電場更改極板、極線材質(zhì)和結(jié)構(gòu)，增重振打錘，增加振打頻次，減少粉塵排放，同時對機頭電除塵灰取樣檢測分析。對機頭電除塵灰取樣化驗成分分析結(jié)果：堿金屬含量相對較高，尤其是鉀和鈉偏高，且Cl離子偏高。導(dǎo)致除塵灰黏性強，粘著在極板、極線上，因此操作上對電除塵進行斷電振打，同時將電除塵灰外銷處理（一、二電場含堿金屬偏低且品位高，可循環(huán)利用），減少燒結(jié)機循環(huán)使用量，從而減少堿金屬富集，同時適當(dāng)增加燒結(jié)機鋪底料厚度，提高燒結(jié)透氣性，降低燒結(jié)負(fù)壓，電除塵極板極線的附著粘結(jié)物得到有效控制，除塵器出口含塵量明顯減低，出口粉塵排放＜40 mg/Nm3。

2.3.2 增加濕法靜電除塵器

2017年9月榮程集團在230 m2燒結(jié)機的脫硫裝置后投運濕法靜電除塵器，對經(jīng)過四電場干法電除塵和脫硫脫硝之后的煙氣進行二次除塵，從而實現(xiàn)超低標(biāo)準(zhǔn)排放。濕法電除塵器采用水沖刷集塵極表面來進行清灰，可有效收集PM 2.5以下粉塵、SO3酸霧、氣溶膠等微細(xì)顆粒物。

濕電除塵投運后，檢測煙氣進口粉塵濃度76.16 mg/Nm3，出口6.55 mg/Nm3，除塵效率 91.4%。處理后的粉塵含量降低到10 mg/Nm3以下，遠(yuǎn)低于國家超低排放標(biāo)準(zhǔn)。該項目投入運行后，煙氣問題得到了徹底解決，每年減少煙塵排放約166 t，進一步促進了區(qū)域空氣質(zhì)量的提升和改善。

2.4 生產(chǎn)過程控制

2.4.1 原料結(jié)構(gòu)控制

減少或停用高硫鐵料，如伊朗鐵粉降低鐵料中含硫量，伊朗鐵粉化學(xué)成分見表1。

表1 伊朗鐵粉化學(xué)成分 %

2.4.2 固體燃料控制

提高固體燃料的采購標(biāo)準(zhǔn)，降低硫分，控制在1%以內(nèi)，從而降低燃燒過程中釋放的SO2，減少燒結(jié)煙氣的含硫量。降低煤粉揮發(fā)分，從而降低氮氧化物含量。在原料結(jié)構(gòu)不變的前提下，通過對不同揮發(fā)分的無煙末煤實驗得出，燃料中揮發(fā)分直接影響氮氧化物含量，且隨著揮發(fā)分的升高而升高。

2.4.3 溫度控制

通過對燒結(jié)煙道溫度的控制，可少量控制氮氧化物含量。實踐表明，在同等原料結(jié)構(gòu)下，當(dāng)煙道溫度控制在145～155℃時，氮氧化物含量最低。生產(chǎn)中一般控制在140～160℃。

因脫硫設(shè)備進口溫度要求，控制在180℃以下，煙氣經(jīng)過主抽風(fēng)機后還會上升，因此超過165℃以上沒有嘗試。不同的燒結(jié)機對煙道溫度的控制標(biāo)準(zhǔn)也不一樣。影響煙道溫度的因素很多，如燒結(jié)機的漏風(fēng)率、燒結(jié)的透氣性、配料方案及測溫點位置等，需要實踐摸索找出最佳區(qū)間。

3 結(jié)語

脫硫、脫硝、濕法靜電除塵器的一體化上線，可以滿足目前國家環(huán)保政策要求。隨著國家環(huán)保要求的提高，限排放越來越嚴(yán)格，目前行業(yè)在線檢測氮氧化物主要是NO。隨著煙氣檢測設(shè)備的升級，未來檢測的有害氣體的種類也將越來越多，如NO2、二噁英、HCl等，同時高質(zhì)量的煤炭資源減少。使用高質(zhì)量的燃料降低煙氣中SO2和氮氧化物，其性價比不高，從長遠(yuǎn)角度來看，還需要工藝設(shè)備再升級、先進技術(shù)的引進等。同時，增加煙氣消白設(shè)備也勢在必行，對排放的白色煙氣進行消白，回收循環(huán)利用。