幾種燒結(jié)球團煙氣超低排放技術對比與分析

王 飛 張 奇 閆小燕 榮 宜

(中冶北方工程技術有限公司，遼寧 大連 116600)

0 引言

隨著鋼鐵行業(yè)的快速發(fā)展，目前中國已是世界上鋼鐵產(chǎn)量最多的國家，而燒結(jié)球團作為鋼鐵生產(chǎn)過程中的工序，大量的煙氣排放，造成了嚴重的大氣污染。2019年4月，生態(tài)環(huán)保部、國家發(fā)展和改革委員會、工業(yè)和信息化部、財政部和交通運輸部五部委聯(lián)合印發(fā)《關于推進實施鋼鐵行業(yè)超低排放的意見》(環(huán)大氣〔2019〕35號)，意見中要求“燒結(jié)機機頭、球團焙燒煙氣顆粒物、二氧化硫、氮氧化物排放濃度小時均值分別不高于10、35、50 mg/m3”，針對該意見中超低排放的要求，并結(jié)合目前國內(nèi)燒結(jié)球團煙氣脫硫脫硝技術現(xiàn)狀，介紹幾種燒結(jié)球團煙氣超低排放技術工藝路線。

1 燒結(jié)球團煙氣超低排放工藝路線

根據(jù)當前階段國內(nèi)煙氣凈化技術發(fā)展現(xiàn)狀及應用情況，針對燒結(jié)球團煙氣超低排放可采用的煙氣凈化工藝有：1)活性焦干法；2)半干法脫硫+布袋除塵+中溫SCR；3)濕法脫硫+濕式電除塵+中溫SCR，以上3種工藝路線均有工程實際應用，可以實現(xiàn)超低排放。

2 活性焦干法工藝

活性焦干法工藝在脫硫的同時，能夠?qū)崿F(xiàn)NOX、重金屬、二噁英類、顆粒物一體化脫除，是一種多污染物協(xié)同處理的煙氣凈化技術，已在鋼鐵行業(yè)廣泛應用，經(jīng)處理后的燒結(jié)球團煙氣可以實現(xiàn)超低排放的要求。

脫硫是通過活性焦的吸附性能，低溫時將氣體中SOX(SO2、SO3)吸附，在高溫時，活性焦發(fā)生脫附反應，二氧化硫回收利用生產(chǎn)商品濃硫酸，既可實現(xiàn)硫資源的有效回收利用，又能產(chǎn)生良好的經(jīng)濟效益，降低或抵消一部分脫硫裝置的運行費用，同時活性焦恢復吸附性能，循環(huán)使用。

脫硝包括物理吸附和催化還原兩部分，通過物理吸附可脫除約15%的NOx；活性焦還具有催化活性，向煙氣中噴入氨后，在活性焦的催化作用下，氨與NOx(NO、NO2)發(fā)生選擇性催化還原反應生成氮氣和水，正常燒結(jié)球團煙氣溫度即可滿足催化反應溫度要求，不需要對煙氣進行升溫，節(jié)省能耗。

活性焦干法工藝流程見圖1。

圖1 活性焦吸附凈化工藝流程圖

活性焦干法工藝可實現(xiàn)SO2、NOx、顆粒物、二噁英、重金屬等污染物一體化脫除，并將SO2轉(zhuǎn)化為副產(chǎn)物硫酸等化工原料外銷。但該工藝的系統(tǒng)復雜、運行操作要求高、工程投資較高，由于活性焦的消耗量較大，運行成本主要取決于活性焦的品質(zhì)和市場價格。

3 半干法脫硫+布袋除塵+中溫SCR

脫硝工藝

半干法脫硫+布袋除塵+中溫SCR脫硝工藝是一種組合工藝，其中半干法脫硫工藝比較典型的是旋轉(zhuǎn)噴霧法(SDA工藝)和循環(huán)流化床法(CFB工藝)，脫硝為中溫SCR(選擇性催化還原法)，脫硝反應溫度區(qū)間為280～290 ℃。該組合工藝近年來在鋼鐵行業(yè)得到越來越多的應用，經(jīng)處理后的燒結(jié)球團煙氣可以實現(xiàn)超低排放的要求。

半干法脫硫工藝是將氫氧化鈣漿液噴入脫硫塔內(nèi)，脫硫劑蒸發(fā)干燥的同時，與煙氣中的SO2發(fā)生反應生成亞硫酸鈣為主的脫硫灰，脫硫灰隨氣流進入袋式除塵器，回收的顆粒物經(jīng)過循環(huán)利用后外排。SCR脫硝主要是在一定溫度和催化劑存在的情況下，向煙氣中通入還原劑NH3，將煙氣中的NOx還原為無害的氮氣(N2)和水(H2O)，同時將煙氣中的二噁英轉(zhuǎn)化為CO2、H2O、HCl，它是目前國內(nèi)外應用最為成熟的煙氣脫硝工藝，脫硝效率最高，應用廣泛。

半干法脫硫+布袋除塵+中溫SCR脫硝工藝流程見圖2。

圖2 半干法脫硫+布袋除塵+中低溫SCR脫硝工藝流程圖

該組合工藝運行穩(wěn)定、設備無需防腐處理、工程投資適中，尤其適用于已配套半干法脫硫的項目，僅需要新建脫硝部分。但該組合工藝脫硝部分需要二次升溫，消耗大量的燃氣，且整個系統(tǒng)的阻力較活性焦工藝偏大，使得系統(tǒng)運行的能耗較高，此外脫硫副產(chǎn)物為脫硫灰，無法再利用時，只能堆置處理，易造成二次污染。

4 濕法脫硫+濕式電除塵+中溫SCR

脫硝工藝

濕法脫硫+濕式電除塵+中溫SCR脫硝工藝也是一種組合工藝，其中濕法脫硫應用最多的是石灰石/石灰-石膏法，是國內(nèi)應用最早、技術最成熟、應用最為廣泛的脫硫工藝，由于濕法脫硫后煙氣中含水率較高，需配濕式電除塵器進行除塵，脫硫除塵后的燒結(jié)球團煙氣再進行脫硝，脫硝為中溫SCR(選擇性催化還原法)，脫硝反應溫度區(qū)間為280～290 ℃。濕法脫硫工藝脫硫效率高，適合于處理SO2濃度較高(SO2濃度≥5 000 mg/Nm3)的煙氣，該組合工藝在煙氣SO2濃度較高的燒結(jié)球團項目中有較多的應用，經(jīng)處理后的燒結(jié)球團煙氣可以實現(xiàn)超低排放的要求。

濕法脫硫+濕式電除塵+中溫SCR脫硝工藝流程見圖3。

圖3 濕法脫硫+濕式電除塵+中溫SCR脫硝工藝流程圖

該組合工藝運行穩(wěn)定、脫硫脫硝效率高，但系統(tǒng)較復雜、設備發(fā)生腐蝕風險高，需要考慮消白的問題，且會產(chǎn)生大量的脫硫副產(chǎn)物石膏和廢水，石膏雜質(zhì)較多，品質(zhì)較低，不易利用，易造成二次污染。此外，該工藝系統(tǒng)阻力也偏大，脫硝部分也需要二次升溫，電耗、煤氣消耗和水耗高。

5 3種超低排放工藝對比分析

以上3種燒結(jié)球團煙氣超低排放工藝對比分析見表1。

表1 燒結(jié)球團煙氣超低排放工藝對比分析表

6 結(jié)語

目前國內(nèi)已有很多燒結(jié)球團煙氣超低排放工藝得到應用，但都存在一定的缺點，需要繼續(xù)進行相應的改進和研發(fā)。針對上述3種燒結(jié)球團煙氣超低排放工藝對比情況，若考慮副產(chǎn)物的處置，項目周邊無可靠的可消納脫硫灰或石膏的建材等企業(yè)，推薦采用活性焦干法工藝；若考慮工程投資省、運行維護方便，推薦采用半干法脫硫+布袋除塵+中溫SCR脫硝工藝；若燒結(jié)球團煙氣SO2濃度較高(SO2濃度≥5 000 mg/Nm3)，推薦采用濕法脫硫+濕式電除塵+中溫SCR脫硝工藝。