燒結機頭煙氣脫硫脫硝技術比較分析

摘要：本文提出了目前常見的兩種燒結機頭煙氣脫硫脫硝超低排放工藝技術：CFB脫硫+SCR脫硝工藝和活性焦脫硫脫硝一體化工藝，并對兩種脫硫脫硝技術的工藝過程和工藝特點進行了比較和分析。

關鍵詞：燒結機頭;脫硫脫硝;CFB脫硫+SCR脫硝工藝;活性焦脫硫脫硝一體化工藝

中圖分類號：X703 文獻標識碼：A 文章編號：2095-672X（2020）04-0-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.04.063

Abstract：In this paper， two common ultra-low emission technologies of flue gas desulfurization and denitrification at the head of sintering machine are put forward： CFB desulfurization + SCR denitrification process and active coke desulfurization and denitrification integrated process， and the technological process and characteristics of the two desulfurization and denitrification technologies are compared and analyzed.

Key words：Sintering head;Desulfurization and denitrification;CFB desulfurization + SCR denitrification process;Activated coke desulfurization and denitrification integrated process

目前河北大部分地區鋼廠對燒結機煙氣脫硫脫硝超低排放技術進行改造，常見的工藝選擇主要為CFB脫硫+SCR脫硝技術和活性焦脫硫脫硝一體化技術兩種工藝，本文對兩種工藝路線選擇進行分析和比較。

1 燒結工序煙氣特點

由于燒結機機頭煙氣受燒結工藝、燒結原料的成分和配比等影響因素導致高溫燒結過程煙氣成分復雜，且煙氣的含濕量大與含氧量高等特點都會增加燒結煙氣的脫硫脫硝難度。

燒結機機頭煙氣主要有以下特點：煙氣量比較大。每生產1t燒結礦大約產生1500～6000m3的燒結煙氣;煙氣溫度變化較大。燒結煙氣溫度多在120～160℃之間;煙氣含塵量較大;含濕量大，露點較高。煙氣體積含濕量為10%左右，露點溫度為65～100℃;煙氣含氧量高，一般為15%～18%，對于污染物處理有較大的影響; SO2和NOx濃度變化較大。SO2濃度范圍為300～4000 mg/m3。NOx濃度范圍為150～600 mg/m3;煙氣中含有多種污染物成分，如HCl、HF、CO、二噁英和重金屬等。

2 兩種超低排放工藝比較和分析

2.1 CFB脫硫+SCR脫硝工藝簡介

2.1.1 工藝過程

CFB脫硫：燒結機原煙氣引出后經煙氣管道進入CFB脫硫塔，與CFB脫硫塔中消石灰粉接觸發生物理化學反應后可起到脫硫的作用，干燥后含粉塵煙氣的除塵還可以進一步脫硫，煙氣引至回轉式GGH（原煙氣段）[1]。

SCR脫硝：在100%負荷工況下，對煙氣進行升溫至250℃后，再將煙氣補燃加熱至280℃進入脫硝SCR反應器。在280℃的煙氣溫度下，煙氣中NOx和氨氣進行混合后在催化劑的作用下完成預定的脫硝過程。脫硝后的凈煙氣再次進入GGH。凈煙氣經過GGH（凈煙氣段）后通過與起始階段的低溫煙氣接觸，冷卻至100-130℃，最終通過系統增壓引出排放。

2.1.2 工藝特點

工藝要求：要確保脫硫脫硝裝置能夠在煙氣SO2、NOx排放濃度區間內安全運行，脫硝系統在煙溫270℃-350℃區間內安全運行，且不能對燒結機負荷產生沖擊。

工藝適用條件：適合處理煙氣溫度較高、SO2濃度較低的煙氣。

工藝優點：①該工藝要求對燒結機負荷有一定的調節和適用空間，因此脫硫劑及脫硝催化劑用量可以適當過量;②CFB脫硫技術采用循環流化床理論，可實現吸收劑與煙氣中的充分接觸，脫硫效率可高達80%-99%;③脫硫系統不易腐蝕，無廢水排放;④脫硝產物無毒無害;⑤SCR技術成熟可靠。

工藝缺點：①副產物灰渣以CaSO3成分為主，不穩定，容易分解，應用價值有限;②脫硫過程需引入除塵技術對粉塵二次污染物進行處理;③脫硝工藝需要加熱來實現，增加能耗;④脫硝工藝催化劑會增加系統阻力，造成壓力損失，從而增加能耗;⑤凈化能力單一。

2.2 活性焦脫硫脫硝一體化工藝簡介

2.2.1 工藝過程

活性焦脫硫脫硝一體化技術：主要由吸收、解吸和硫回收三部分組成。

吸收：吸收塔內由上、下兩段組成，活性焦在重力作用下，從上段的頂部下降到下段的底部，煙氣流經吸收塔下端時主要為脫硫工序，煙氣流經吸收塔上端時主要為脫硝工序[2]。脫硫工序是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。脫硝工序是在煙氣流經上段時噴入氨，在活性焦催化作用下，氨與NOx（NO、NO2）發生選擇性催化還原反應生成氮氣和水，實現煙氣高效脫硝，活性焦通過物理吸附作用還可以進一步脫除煙氣中低濃度的NOx[3]。

解吸和硫回收工序：吸附飽和的活性焦在解吸塔中采用高溫條件（400℃）進行再生，解吸出來的SOx氣體用高溫離心風機抽出，可以用于生產硫酸或者硫磺等副產物。一般解吸過程需要氮氣保護。

2.2.2 工藝特點

工藝要求：對吸附溫度條件要求嚴格。主要是因為活性焦低溫時，主為物理吸附，吸附量受限，隨著溫度升高，吸附會轉為化學吸附為主，且吸附效率降低。最佳吸附脫硝溫度為130-150℃。

工藝適用條件：適合處理煙氣成分復雜的煙氣。

工藝優點：①煙氣中的SO2通過解吸過程釋放可用于生產副產品硫酸，利用價值高;②活性焦法由于具有比表面積大，吸附能力強的特點，可兼具多種污染物的協同脫除能力，除脫硫脫硝外，兼有去除煙塵、二噁英和重金屬等優點[4];③活性焦再生后可以循環使用，且加熱再生反應相當于對活性焦進行再次活化，在活性焦再次投入使用時，吸附和催化活性會有一定程度的提高;④活性焦除了通過氨與NOx（NO、NO2）發生選擇性催化還原反應生成氮氣和水實現脫硝效果外，活性焦還可以通過物理吸附脫除煙氣中低濃度的NOx，從而實現煙氣高效脫硝;⑤該工藝技術廢氣中SO2可以用于制取硫酸等副產品，破損的活性焦可做燃料。

工藝缺點：①脫硝時噴射氨會增加活性焦的粘附力，易造成吸收塔內氣體分布不均勻，并對管道進行堵塞腐蝕，且活性焦脫硝效率受活性焦解吸效果影響較大;②投資及運行費用相對高;③控制系統中控制點數遠超過常規脫硝工藝，控制系統復雜，易發生故障進而影響效率;④當溫度過高時活性焦易被氧化甚至自燃;⑤副產品硫酸具有腐蝕性和危險性，對其生產制備過程設備的抗腐蝕性、安全控制、人員素質等要求較高。

3 結論

通過以上對比分析，兩種超低排放工藝各自具有優缺點：（1）CFB脫硫+SCR脫硝工藝系統技術成熟可靠，具有良好的調節特性，可保證在燒結機運行的條件下能連續、穩定、可靠地運行，但需額外配套除塵單元，凈化能力相對單一，脫硫副產物的利用價值不高。（2）活性焦脫硫脫硝一體化工藝可以同時去除煙氣中的多種污染物，副產物利用價值高，不會產生廢水、廢渣等二次污染物，但系統對溫度條件要求相對嚴格，投資和運行成本相對較高。

參考文獻

[1]紀光輝，燒結煙氣超低排放技術應用及展望[J].燒結球團，2018，43（2）：60.

[2]高繼賢.活性焦（炭）干法燒結煙氣凈化技術在鋼鐵行業的應用與分析[J].燒結球團，2012，37（2）：61-62.

[3]董文進.燒結煙氣脫硝技術進展與應用現狀[J].中國資源綜合利用，2017，35（11）：74-77.

[4]付俊清.鋼鐵行業燒結煙氣脫硫脫硝技術探析[J].低碳世界，2018（6）：23-24.

收稿日期：2020-02-01

作者簡介：程芳芳（1985-），女，滿族，碩士研究生，工程師，研究方向為環保咨詢。