鋼鐵廠燒結煙氣脫硫脫硝技術探討

樊彥玲，鄭鵬輝，汪 蓓，譚光之，沈建濤，劉 超

（西安西礦環保科技有限公司，陜西西安 710075）

鋼鐵廠燒結煙氣脫硫脫硝技術探討

樊彥玲，鄭鵬輝，汪 蓓，譚光之，沈建濤，劉 超

（西安西礦環保科技有限公司，陜西西安 710075）

氣態SO2和NOx是PM2.5的前驅體，據報道，由SO2和NOx前驅體轉化而來的PM2.5占到空氣中PM2.5總量的40%以上。燒結煙氣中含有大量的SO2和NOx，是鋼鐵廠燒結煙氣重點治理對象。依據燒結煙氣特性，提出燒結煙氣SO2和NOx治理方法，為燒結煙氣治理提供技術基礎。

脫硫；脫硝；燒結

1 概述

火電廠和鋼鐵冶金行業是高耗能重污染的兩大行業，在其排放的大氣污染物中，SO2和NOx對人類和生態環境的影響最為嚴重。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用石灰石/石灰-石膏濕法，脫硝主要應用SCR法或SNCR工藝，兩種技術日益成熟，絕大多數火電廠已實現煙氣達標排放。在這種大背景下，鋼鐵冶金行業的減排與煙氣治理壓力日益增大，必將成為下一個國內工業煙氣治理的重點目標。

2 燒結煙氣

2.1 燒結煙氣特點

與火電廠煙氣相比，燒結煙氣有以下特點：

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

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

（3）煙氣溫度變化范圍較大：燒結煙氣溫度變一般在120～180℃，低溫燒結工序產生的煙溫可低至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，高濃度能達到5000 mg/Nm3以上。NOx濃度一般在150～300mg/m3范圍內，高濃度能達到600mg/m3以上。

2.2 燒結煙氣治理難點

由于鋼鐵行業和火電廠燃煤鍋爐在煙氣特性方面存在著很大區別，因此很難直接將火電廠燃煤鍋爐煙氣治理技術應用于鋼鐵行業燒結煙氣，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，治理燒結煙氣主要有以下技術難點：

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

（2）燒結煙氣含氧量相對較高，無論對于脫硫，還是對于脫硝系統，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，不穩定；

（4）除了SO2、NOx和粉塵，燒結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，協同處理的難度比較大。

3 現有脫硫脫硝技術分析

3.1 單一脫硫技術

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

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

3.2 單一脫硝技術

火電廠燃煤鍋爐煙氣脫硝主要應用SCR或SNCR工藝，且運行穩定。但由于鋼鐵廠燒結煙氣的溫度較低（＜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（最佳反應溫度320～420℃）或SNCR技術（最佳反應溫度800～1 200℃），需要通過工藝優化和技術創新后，再應用于鋼鐵廠燒結煙氣脫硝。據報道，采用SCR技術進行燒結脫硝的項目設備在美國有3套，在日本有7套，在我國臺灣地區有3套。

因為燒結煙氣的溫度與SCR技術的最佳反應溫度較為接近，且效率高能滿足國家環保要求，因此考慮對SCR工藝進行優化，目前國內外有兩種方案。方案一：采用低溫催化劑，燒結煙氣經整流噴氨混合后，直接導入SCR反應器催化脫硝。其優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目前國內還不成熟，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，燒結煙氣進入脫硝反應器之前，經過空氣預熱器預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溫度區間（320～420℃），然后將煙氣送往SCR反應器催化脫硝。其優點是中溫催化劑在國內應用成熟、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

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，目前國內有一套工業中試試驗裝置，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。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，進而與吸附態的H2O反應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由卸料器排出送至再生塔，經再生循環使用，再生得到的高濃度SO2氣體可進一步的轉換成液態SO2或H2SO4。

4 結論

選擇性催化還原（SCR）煙氣脫硝技術成熟可靠，運行穩定，脫硝效率高，已經廣泛地應用于火電廠燃煤鍋爐煙氣脫硝。因此，通過工藝優化和技術創新后，對于燒結機已配置煙氣脫硫設施且運行良好的項目，設置煙氣SCR脫硝設施必然成為燒結煙氣凈化領域的主流；

對于燒結機尚未配置煙氣脫硫設施的項目，采用活性焦吸附法較大優勢：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；副產品可資源化回收利用，再生產物為硫酸、液態二氧化硫，運行成本低，經濟效益好；無二次污染等優點。活性焦吸附法有良好的應用業績，必成為燒結煙氣凈化領域的新趨勢。

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

[2] 郭永強.燒結煙氣SCR脫硝技術淺析[J].環境工程，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用，以及化工設備對高分子合成的作用與應用。

收稿日期：2017-05-08

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