活性焦法燒結(jié)球團煙氣凈化技術(shù)探析

周云龍(中冶北方(大連)工程技術(shù)有限公司， 遼寧 大連 116622)

活性焦法燒結(jié)球團煙氣凈化技術(shù)探析

周云龍(中冶北方(大連)工程技術(shù)有限公司， 遼寧 大連 116622)

本文闡述了國內(nèi)鋼鐵行業(yè)燒結(jié)球團煙氣治理今后技術(shù)的發(fā)展趨勢，介紹了國產(chǎn)化活性焦煙氣凈化技術(shù)。與國外技術(shù)相比，國產(chǎn)化活性焦煙氣凈化技術(shù)具有污染物協(xié)同處理、投資省、運行成本低及工況適應(yīng)性強等優(yōu)勢。

燒結(jié)；球團；煙氣治理；活性焦；干法；脫硫；脫硝；二噁英

我國鋼鐵行業(yè)的污染物排放量僅次于火電行業(yè)，燒結(jié)球團煙氣是鋼鐵企業(yè)污染物排放的主要來源，燒結(jié)球團煙氣中含有顆粒物、二氧化硫、氮氧化物、重金屬、二噁英等污染物。當(dāng)前空氣中PM2.5超標(biāo)是造成霧霾天氣的重要原因，而燒結(jié)球團廠排放的污染物也是PM2.5的重要來源，控制燒結(jié)球團煙氣中的顆粒物、二氧化硫、氮氧化物等污染物的排放已經(jīng)成為鋼鐵企業(yè)的重點工作。

1 燒結(jié)球團煙氣凈化技術(shù)發(fā)展趨勢

自2004年起，國內(nèi)鋼鐵企業(yè)陸續(xù)開始進行燒結(jié)煙氣脫硫工作，我國燒結(jié)球團煙氣凈化工藝多數(shù)是借鑒火電燃煤鍋爐脫硫工藝發(fā)展起來的，目前已投運的脫硫工藝種類較多，一般按照脫硫副產(chǎn)物分類，將脫硫工藝分為濕法脫硫工藝(如石灰石石膏法、氨法等)、半干法脫硫工藝(如循環(huán)流化床法、旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法等)和干法脫硫工藝(如活性焦吸附法等)。

濕法脫硫工藝應(yīng)用最早，存在腐蝕嚴(yán)重、白煙及顆粒物排放不達標(biāo)等問題；同時濕法脫硫工藝只針對煙氣中的二氧化硫，其他污染物去除效果不明顯；基于以上缺點，目前新建燒結(jié)球團煙氣凈化項目已較少采用。

半干法脫硫工藝流程短、占地小，同時半干法脫硫工藝對煙氣中的二氧化硫、顆粒物均有較好的去除效果；近年來半干法脫硫工藝應(yīng)用較多。但半干法脫硫工藝無法去除煙氣中的氮氧化物、同時產(chǎn)生大量固體廢物(主要成分為亞硫酸鈣)，該固體廢物很難資源化再利用，造成二次污染。

活性焦吸附法對煙氣中的顆粒物、二氧化硫、氮氧化物等污染物具有較好的去除效果，可以實現(xiàn)多種污染物協(xié)同處理；副產(chǎn)物為98%硫酸，實現(xiàn)了資源的循環(huán)利用，是目前公認(rèn)最先進的燒結(jié)球團煙氣凈化技術(shù)，符合煙氣凈化技術(shù)的發(fā)展趨勢。

2 活性焦煙氣凈化技術(shù)簡介

（1）基本原理 ①利用活性焦的變溫吸附性能，在低溫時將氣體中SOX(SO2、SO3)吸附，吸附態(tài)的SO2在煙氣中氧氣和水蒸氣存在的條件下被氧化為H2SO4，并被儲存在活性焦孔隙內(nèi)。在高溫時，活性焦所吸附的H2SO4與活性焦反應(yīng)被還原為SO2，同時硫酸銨會受熱發(fā)生分解，二氧化硫回收利用，活性焦恢復(fù)吸附性能，循環(huán)使用。活性焦的加熱再生反應(yīng)相當(dāng)于對活性焦進行再次活化。活性焦在循環(huán)使用過程中，吸附和催化活性不但不會降低，還會有一定程度的提高。②活性焦通過物理吸附可脫除煙氣中20～30mg/Nm3的NOx。活性焦還具有催化活性，向煙氣中噴入氨后，在活性焦的吸附、催化作用下氨與NOx(NO、NO2)發(fā)生選擇性催化還原反應(yīng)生成氮氣和水，可大幅度降低煙氣中NOx含量，實現(xiàn)煙氣高效脫硝。③重金屬一般以多種化合物的形式吸附于活性焦的微孔中，特別是硫酸鹽或氯化物。對于汞，活性焦不僅可以高效率地吸附去除Hg+、Hg2+，對于元素汞同樣可以通過化學(xué)反應(yīng)去除。④活性焦顆粒的過濾作用，使得吸附層相當(dāng)于高效顆粒層過濾器，在慣性碰撞和攔截效應(yīng)作用下，煙氣中的大部分粉塵顆粒、酸霧在床層內(nèi)部不同部位被捕集，完成煙氣除塵凈化。⑤活性焦具有廣譜的吸附特性，在凈化塔內(nèi)活性焦能夠吸附二噁英等多種有機化合物。活性焦再生時，在120℃以上部分二噁英的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生異構(gòu)化，300～400℃是二噁英再合成溫度區(qū)間，可以完全分解。

(2)工藝流程 煙氣通過活性焦脫硫裝置被凈化，吸附飽和的活性焦靠重力流至再生裝置，通過加熱使活性焦再生，釋放出的高濃度SO2混合氣體采用成熟的工藝技術(shù)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；再生后的活性焦經(jīng)篩選后由活性焦輸送系統(tǒng)送入活性焦脫硫裝置循環(huán)使用，篩下的少量小顆粒活性焦可作為燒結(jié)機、鍋爐等熱力設(shè)備的燃料。

(3)技術(shù)特點 將資源化活性焦干法脫硫工藝與當(dāng)前鋼鐵行業(yè)應(yīng)用的石灰石/石膏濕法和循環(huán)流化床半干法兩種脫硫工藝的技術(shù)特點對比，可以得知活性焦煙氣凈化工藝具有以下優(yōu)點：①減排：多種污染物同時去除。②無廢水、廢渣、廢氣等產(chǎn)生，不產(chǎn)生二次污染。③對工況適應(yīng)性強，能適應(yīng)燒結(jié)煙氣量、煙氣溫度以及SO2濃度頻繁波動的特點。④節(jié)水：脫硫過程基本不耗水。⑤資源回收：副產(chǎn)物為98%硫酸，實現(xiàn)資源循環(huán)利用。

（4）鋼鐵行業(yè)活性焦煙氣凈化國內(nèi)外技術(shù)對比 2015年5月，由中冶北方工程技術(shù)有限公司總承包建設(shè)的聯(lián)峰鋼鐵2#450m2燒結(jié)機煙氣凈化工程成功投運，該工程與國內(nèi)外同類工程相比在工程投資、運行費用方面均有顯著降低，主要原因為：①高效的吸附塔結(jié)構(gòu)，提高了塔內(nèi)活性焦利用率，裝置內(nèi)活性焦的循環(huán)量小，系統(tǒng)活性焦消耗量及活性焦再生所需能耗均有不同幅度下降。②優(yōu)化吸附塔設(shè)計，脫硫脫硝一體化裝置系統(tǒng)阻力低(不超過3000Pa)，系統(tǒng)能耗低。③系統(tǒng)設(shè)備完全國產(chǎn)化，裝置的運行維護費用低。

3 結(jié)語

活性焦煙氣凈化技術(shù)在去除煙氣中多種污染物的同時，實現(xiàn)了硫資源回收。是一種適合當(dāng)前環(huán)保要求先進的一體化的煙氣節(jié)能減排技術(shù)。國產(chǎn)化活性焦煙氣凈化技術(shù)經(jīng)過大量的工程實踐，在工程投資和運行費用等方面均有顯著降低，更適合我國燒結(jié)球團煙氣治理的現(xiàn)狀。隨著國家環(huán)保要求日益嚴(yán)格，鋼鐵企業(yè)環(huán)保壓力越來越重，活性焦煙氣凈化技術(shù)在燒結(jié)球團煙氣綜合治理領(lǐng)域應(yīng)該得到推廣和應(yīng)用。

[1]魯健.燒結(jié)煙氣特點及處理技術(shù)的發(fā)展趨勢[J].內(nèi)蒙古科技大學(xué)學(xué)報，2012，1(3):227-230.

[2]吳濤.活性焦聯(lián)合脫除煙氣中SO2和NO機理研究[D].煤科總院煤化工研究分院,碩士學(xué)位論文,2010.