【技術】燒結煙氣脫硫脫硝處理技術的比較分析

　　北極星（xīng）環保網訊（xùn）:摘要：基於我國鋼鐵工業（yè）燒（shāo）結煙氣各汙染物的排放標準要求和汙染控製技術現狀，分析國內外典型鋼鐵燒結煙氣多汙染物協同控製（zhì）技術——活性炭吸附工藝、LJS-FGD多汙（wū）染物協同淨化工藝和催化氧化法綜合清潔技術等多種技術的主要特點、存（cún）在問題，對其技術經濟及減排效果進（jìn）行比較。

　　關鍵詞：燒結煙氣;多汙染物;脫硝

　　在燒結（jié）過程中，在（zài）高溫燃燒條件下，燃料與燒（shāo）結混合料發生燒結反應而產生SO2、NOx、HCl、HF、CO2、CO、二噁（wù）英等多種汙染物和粉塵等廢氣，其主要特性包括（kuò）煙氣量大、溫度波動大、粉（fěn）塵濃度高、氣體腐蝕性高、二氧化硫排放量大等[1]。2012年國家環保部頒布實（shí）施了《鋼鐵燒結、球團工業大氣汙（wū）染物排放標準》，嚴格要求汙染（rǎn）物排放標準。因此（cǐ），對燒結煙（yān）氣進行（háng）脫硫脫硝（xiāo）處理勢（shì）在必行。

　　1燒結（jié）煙氣脫硫脫硝處理的現狀

　　我國燒結煙氣脫硫早在（zài）2004年由廣州鋼鐵廠在24m2燒結廠初步實施，於2007年全麵實施。據環保部（bù）統計數（shù）據，至2014年，全國（guó）燒結機脫硫（liú）設施共有526台(見（jiàn）表（biǎo）1)，已有脫硫設施的燒結機麵積達8.7萬m2，占燒結機麵積的63%。從公布的清單分析，幹（gàn）法、半幹法占17%，濕法（fǎ）占87%。除部分已建（jiàn）的幹法(活性（xìng）炭法)燒結脫硫脫硝一體化處理設施外（wài），燒結機煙氣脫硫脫（tuō）硝的實例較少。

　　《鋼鐵燒結、球（qiú）團（tuán）工業大氣汙染物排放標準》(GB28662—2012)自2015年10月1日（rì）起執行第二時段的排放（fàng）標準，規定了NOx和二噁英的排（pái）放限值要求，嚴格要（yào）求SO2、顆粒物和氟化物的排放，而現有的燒結煙氣脫（tuō）硫設施無（wú）法滿足新的排放標準，因此實現燒結（jié）煙氣多汙（wū）染物協同處置和一體（tǐ）化處理勢在必行。

　　2燒結煙氣脫硫（liú）脫（tuō）硝的分析

　　目前，對燒結煙氣的汙染處理主要以脫硫為主。新標（biāo）準的實施對煙氣處理提出了更（gèng）嚴格的要求，尤其是對於已（yǐ）建（jiàn）的脫硫設施，由（yóu）於技（jì）術（shù）、用地、建設（shè）和運行成本等因素的限製，直接導（dǎo）致煙氣處理係統變得複雜和處理成本增加。因此，應針對（duì）項目建設特點，對新建燒結機、已建成的脫硫（liú）設施區別對待，綜合考慮一種一體化的處理技術。由於現有的燒結煙氣脫硫工藝主要集中（zhōng）於傳統的幹法、半幹法、濕法，因此分別選取幹法、半幹法、濕法脫硫脫硝一體化等技術進行分析對比。

　　2.1活性炭煙氣淨化技術

　　20世紀50年代德國開始研發活性炭吸（xī）附工藝，20世紀60年代日本也開始研發[2]。目前，國內外大型鋼鐵（tiě）企業在燒結煙氣脫硫脫硝中已取得多項工（gōng）程應用，包括新日鐵名古屋製鐵所燒結機(1987年8月（yuè）投運)、浦項鋼鐵(POSCO)燒結（jié）機(2004年投運)等。太鋼從日本住友株式會社引進相關技術（shù）應用（yòng）於3號、4號燒結機（jī），於2010年建成活性炭煙氣處理設施。其反應原理包括以下幾方麵：

　　1)燒結（jié）機（jī）排出的煙氣經除塵器除（chú）塵後，由主風機（jī）排出（chū）。煙氣中的SO2、H2O與O2在排煙溫度為120～150℃時，被（bèi）活性炭吸附富集，然後被催化轉化為吸附態的SO3，之（zhī）後和吸附態的H2O結合生成吸附態的H2SO4。

　　2)當SO2的出口（kǒu）濃（nóng）度達到排放標準（zhǔn）後，將活性焦移動至再生器，在溫度達到450℃左右時按照反應式解吸出濃度在（zài）20%～25%之間的（de）高濃SO2氣體。這（zhè）種SO2氣源可以根據市場需求用作生產硫酸、硫磺、硫銨鹽、液態SO2等硫（liú）化工原料。

　　3)脫硝反應被稱（chēng）之為選（xuǎn）擇性催化還原(SCR)反（fǎn）應，在活性（xìng）焦催化作用下將NO(x包括NO、NO2等)和NH3轉（zhuǎn）化為無害的N2和H2O，達到脫除NOx的目的。

　　2.1.1脫硫反應

　　脫硫反（fǎn）應有（yǒu）：(SO2)氣（qì）→(SO2)吸附;(O2)氣→(O2)吸附;(H2O)氣→(H2O)吸附;(SO2)吸+l/2(O2)吸→(SO3)吸;(SO3)吸+(H2O)吸→(H2SO4)吸。

　　2.1.2再（zài）生反應（yīng）

　　2(H2SO4)吸附+C→2SO2+2H2O+CO2.

　　2.1.3脫硝反應

　　4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O;

　　2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O

　　根（gēn）據太鋼活（huó）性炭處理的監（jiān）測參數得知，3號燒結機的脫硫率為98.8%、脫硝率為61.O%、除塵率為82.5%、脫二噁英率為90%，實現（xiàn）了良好的煙氣脫硫、脫硝、脫二噁英和除塵的集成淨化功能，環保效果顯著。

　　活性炭吸附工藝的優點是汙染（rǎn）物一體化處置效率高（gāo），缺（quē）點是建設和運行成本高。以太鋼（gāng）450m2燒結機為例，活性炭設施投資為3.4億元，運行成本為（wéi）4870萬元/年。

　　2.2循環流化床脫硫+SCR脫硝工藝（yì）

　　循環流化（huà）床工藝主要由吸收劑製備與供應、吸收塔、物料再循環（huán）、工藝水、布袋除塵器以及副產物外排等構成。一般采（cǎi）用幹態的消石灰粉作為吸收劑，也（yě）可采用其他對（duì）二氧化硫有吸收反應能力的幹粉（fěn）或漿液（yè）作為吸（xī）收劑。

　　由鍋爐排出的煙氣從吸（xī）收塔(即流化床)底部進入。吸收塔（tǎ）底部為一個文丘裏裝置，煙氣流經文丘裏（lǐ）管（guǎn）後速度加快，與（yǔ）細的吸收劑（jì）粉末互相混合，使顆粒之間、氣體與（yǔ）顆粒之間產生劇烈（liè）摩擦，形成流化（huà）床，在（zài）噴入均勻水霧、降低（dī）煙（yān）溫的條件下，吸收劑與（yǔ）煙氣中的二氧化硫反應生成（chéng）CaSO3和CaSO4。脫硫後攜（xié）帶大（dà）量固體顆粒的煙氣從吸收塔頂部排出，進入再循環除塵器處理後被排放（fàng）。

　　脫（tuō）硫後煙氣溫度為75～80℃，經過GGH換（huàn）熱、加熱爐將溫度（dù）加熱至160～300℃，以（yǐ）高（gāo）爐煤氣為熱源進行加熱，熱煙氣（qì）進入SCR反應器，與加入的脫硝劑在催化（huà）劑作用下（xià）進行高效脫硝反應，後潔淨煙氣經係統引風機排（pái）往煙囪。SCR脫（tuō）硝裝置主要由GGH換熱器、煙氣（qì）加熱爐、SCR反應（yīng）器、氨站等組成。在催化劑的作用下，當煙氣溫度（dù）為280～300℃時（shí），利用氨作為還原劑，與煙氣中的NOx反應，產生無害的氮（dàn）氣和（hé）水。同時，二噁英經過催化劑會裂解成CO2、水及HCl。

　　脫硝活性炭機理為：

　　4NO+4NH3+O2=4N2+6H2O;

　　2NO2+4NH3+O2=3N2+6H2O;

　　NO+NO2+2NH3=2N2+3H2O。

　　“循環流化床+SCR”工藝的優點為：一是脫硝技術成熟、汙染物脫除效率高、適（shì）用範圍廣，可滿足（zú）嚴格的汙染物排放標準要求，工程總投資和運行費用適中。二是對於目（mù）前已建設脫硫裝置（zhì）的燒結球團企業，為滿足新（xīn）標準（zhǔn）對氮氧化物的排放要求，可繼續建設脫（tuō）硝部分，不存在重複建設問題，維護和運行簡（jiǎn）單。缺點是脫硫、脫硝副產物產生量大（dà），尚無公認的佳應用（yòng）途徑或資源回收價值，需作為廢物進行處理。該工藝目前（qián）在寶鋼集團梅（méi）鋼公司（sī）、三鋼、昆鋼等大型鋼鐵廠得到成功應用（yòng）[4]。

　　延伸閱讀：

　　“十三五”除塵脫硫脫硝行業政策導向（xiàng）及發展趨勢