【技術】燒結煙氣脫硫（liú）脫硝處理技（jì）術的比較分析

　　北極星環保網訊:摘要：基於我國（guó）鋼鐵工業燒結煙氣各汙染物的排放標準要求和汙染控製技術現狀，分（fèn）析國（guó）內外典型鋼鐵燒結煙氣多汙染物協同控製技術（shù）——活性炭吸附（fù）工藝、LJS-FGD多汙（wū）染物協同淨化工藝和催化氧化法綜（zōng）合清（qīng）潔技術等多種技術的主要（yào）特點（diǎn）、存在問題，對其（qí）技術經濟及（jí）減排效果進行比（bǐ）較。

　　關鍵詞：燒結煙（yān）氣;多汙染物;脫硝

　　在燒（shāo）結過程中，在（zài）高溫燃燒條件下，燃料與燒結混合（hé）料發生燒結反應而產生SO2、NOx、HCl、HF、CO2、CO、二噁英（yīng）等多種汙染（rǎn）物和粉塵（chén）等廢氣，其主要特性包括煙氣量（liàng）大、溫度波動大、粉塵濃度高、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（jié）、球（qiú）團工業（yè）大氣汙染物排放標準》，嚴格要求汙染物（wù）排放標準。因此，對燒結煙氣（qì）進行脫硫脫硝處理勢在必行。

　　1燒結煙氣脫硫脫硝處理的現狀

　　我（wǒ）國燒結煙氣脫硫早在2004年由廣州鋼（gāng）鐵廠在24m2燒結廠（chǎng）初步實施，於2007年全麵實施。據環保部統計數據，至2014年，全國燒結機脫硫設施共有526台(見表1)，已有脫硫設施的燒結機麵積達8.7萬m2，占燒（shāo）結機麵積的63%。從公布（bù）的清單分（fèn）析，幹法（fǎ）、半（bàn）幹法（fǎ）占17%，濕法占87%。除部分已（yǐ）建的幹法(活性炭法)燒結脫硫脫硝一體化處（chù）理設施外，燒結機煙氣脫硫脫硝的實例較（jiào）少。

　　《鋼鐵燒結、球（qiú）團工業大氣汙染物排放標（biāo）準》(GB28662—2012)自2015年10月1日起執行第二時段的排（pái）放標準，規定了NOx和二噁英的排放限值要求，嚴格（gé）要求SO2、顆粒物和（hé）氟化物的排放，而現有的燒結煙氣脫硫設施無法滿足新的排放標準，因此實現燒結煙氣多汙（wū）染物協同處置和（hé）一（yī）體化處理勢在必行。

　　2燒結煙氣脫（tuō）硫脫硝的分析

　　目前，對燒結煙氣的汙染處理主要以脫硫（liú）為主。新標（biāo）準的（de）實（shí）施（shī）對煙氣處理提出了（le）更嚴格（gé）的要求，尤其是對於已建的脫硫設施，由於技術、用地、建設和運行成本等因素的限製，直接導致煙（yān）氣處理（lǐ）係統變得複雜和處理成本增加。因此，應針對項目建設特點，對新（xīn）建（jiàn）燒結機、已建成的脫硫設施區別（bié）對待，綜合考慮一種一體化的處理（lǐ）技術。由於現有的燒（shāo）結煙氣脫（tuō）硫工藝主（zhǔ）要集中於傳統（tǒng）的幹法、半幹法、濕法，因此分別（bié）選（xuǎn）取幹法、半幹法、濕法脫（tuō）硫脫硝一體化等技術進行分析對比。

　　2.1活性（xìng）炭煙氣淨化技術

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

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

　　2)當SO2的出口濃度達到排放標準後，將活性焦移動至再生器，在溫（wēn）度達到450℃左右時按照反應式解吸出濃度在20%～25%之間（jiān）的高濃SO2氣體。這種（zhǒng）SO2氣源可以根據市場需求用作生產硫酸、硫磺、硫銨（ǎn）鹽、液（yè）態SO2等硫化工原料。

　　3)脫硝反應被稱之為選擇性催化還原(SCR)反應，在活性焦（jiāo）催化作用下將NO(x包括NO、NO2等)和NH3轉化為無害的N2和H2O，達到脫除NOx的目的。

　　2.1.1脫（tuō）硫反應

　　脫硫反（fǎn）應（yīng）有：(SO2)氣→(SO2)吸附（fù）;(O2)氣→(O2)吸附;(H2O)氣→(H2O)吸（xī）附;(SO2)吸（xī）+l/2(O2)吸→(SO3)吸;(SO3)吸+(H2O)吸→(H2SO4)吸。

　　2.1.2再生反應

　　2(H2SO4)吸附（fù）+C→2SO2+2H2O+CO2.

　　2.1.3脫硝反應

　　4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O;

　　2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O

　　根據（jù）太（tài）鋼活性炭處理的（de）監測參數得（dé）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（wéi）90%，實現了良好的煙氣脫硫、脫（tuō）硝、脫二噁（wù）英和除塵的集（jí）成淨（jìng）化功能（néng），環保效果顯著。

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

　　2.2循環流化床脫硫+SCR脫硝工藝

　　循環流化床工藝主要由吸收劑製備與供（gòng）應、吸（xī）收塔、物料再循環、工藝水、布袋除塵（chén）器以及副產物（wù）外排等構成。一般采用幹（gàn）態的消石灰粉（fěn）作為吸（xī）收劑，也可采用其他對（duì）二氧化硫有吸收反應能力的幹粉或漿液作為吸收劑。

　　由鍋爐（lú）排出的（de）煙氣從吸收塔(即流化床)底部進（jìn）入。吸收塔底部為一個（gè）文（wén）丘裏裝置，煙氣流經文丘裏管後速度加快，與細的吸收劑粉末（mò）互相混合，使顆粒之間、氣體與顆粒（lì）之間產生劇烈摩擦，形成流化床，在噴入均勻水霧、降低（dī）煙溫的條件下（xià），吸收劑與煙氣中的二氧（yǎng）化硫反應生成CaSO3和CaSO4。脫硫後攜帶大量固體顆粒的煙氣從吸收塔頂部排出，進入再循環（huán）除塵器處理後被排放。

　　脫硫（liú）後（hòu）煙（yān）氣溫度為（wéi）75～80℃，經過GGH換熱（rè）、加熱爐將溫度加熱至160～300℃，以高爐煤氣為熱源進行加熱，熱煙氣進入SCR反應器，與加入的脫（tuō）硝劑在催化劑作用下進行高效脫硝反應（yīng），後潔淨煙氣經係（xì）統引風機（jī）排（pái）往煙囪。SCR脫硝裝置主要由GGH換熱器、煙氣加熱爐、SCR反應器、氨站等組成。在催化劑的作用下，當煙氣（qì）溫度為280～300℃時，利（lì）用氨作（zuò）為還原劑，與煙氣中的NOx反應，產生（shēng）無害的氮氣和水。同時，二噁英經過催（cuī）化劑會裂解成CO2、水及（jí）HCl。

　　脫硝活（huó）性（xìng）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、適用範圍廣，可滿（mǎn）足嚴格（gé）的汙染物排放標準要求，工程總投資和運行費用適中。二是對於目前已建設脫硫裝置的燒結球團企業，為滿足新標準對氮氧化物的（de）排放要求，可繼續建設脫（tuō）硝部分，不存在重複（fù）建設問題，維護和運行簡單（dān）。缺點是脫硫、脫硝副產物產生量大，尚無公認的佳應用途徑或資源回收價值，需作為廢物進（jìn）行處理（lǐ）。該工藝目前在寶鋼集團梅鋼公司、三鋼、昆鋼等大型鋼鐵廠得到成功應用[4]。

　　延伸閱讀：

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