【技術】燒（shāo）結（jié）煙氣脫硫脫硝處理技術的比較分析

　　北極星環保網訊:摘要：基於我國鋼鐵工業燒結煙氣各汙染物的排放標準要求和汙（wū）染控製技術現狀，分析（xī）國內（nèi）外典型鋼鐵燒結煙氣多汙染物協同控製技術——活性（xìng）炭（tàn）吸附工（gōng）藝、LJS-FGD多汙染物協同淨化工（gōng）藝和催化氧化法綜合清潔技術等多種技術的主要特點、存在問題，對其技術經濟及減（jiǎn）排效果進行（háng）比（bǐ）較。

　　關鍵詞：燒結煙氣;多汙染物;脫（tuō）硝

　　在燒結過程中，在高溫燃燒條件下，燃（rán）料與燒結混合料（liào）發生燒結反應而產生SO2、NOx、HCl、HF、CO2、CO、二（èr）噁英等多種汙染物和粉（fěn）塵等（děng）廢氣，其（qí）主要特性包括煙氣量大、溫度波動大、粉塵濃度高、氣體（tǐ）腐蝕性高、二氧化硫排放量大等[1]。2012年國家環保部頒布實施了《鋼鐵燒結、球團工業大氣汙（wū）染物排放標準》，嚴格要求汙（wū）染（rǎn）物排（pái）放標準。因此，對（duì）燒結煙氣進行脫硫脫硝處理勢在必行。

　　1燒結煙氣脫硫（liú）脫硝處理的現狀

　　我國燒（shāo）結煙氣脫硫早在2004年由廣（guǎng）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）統計數據，至2014年，全國燒結機脫硫設施共有526台(見表1)，已有（yǒu）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（bù）的清單分析，幹法、半幹法占17%，濕法占87%。除部分已（yǐ）建（jiàn）的幹法(活性炭法（fǎ）)燒結脫硫脫硝一體（tǐ）化處理設施外，燒結機煙氣脫（tuō）硫脫硝的實例較少。

　　《鋼鐵燒（shāo）結、球團工（gōng）業（yè）大氣汙染物排放標準》(GB28662—2012)自2015年10月1日起執行第二時段的排放標準，規定了NOx和二噁英的排（pái）放限值要（yào）求（qiú），嚴格要求（qiú）SO2、顆粒物和氟化物的排放，而現有的（de）燒結煙氣脫硫設施無法滿足新（xīn）的排放標準，因此實（shí）現燒結煙氣多汙染物協同處（chù）置和一體化處（chù）理勢在必行。

　　2燒結煙（yān）氣脫硫脫硝（xiāo）的分析

　　目前（qián），對燒結煙氣的汙染處理主要以脫（tuō）硫為主。新（xīn）標準的實施對煙氣（qì）處理提出了更嚴格的要求，尤其是（shì）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（zhì），直（zhí）接（jiē）導致煙氣處理係統變（biàn）得複雜和處理成本增加。因此，應針對項目（mù）建設特點，對新建燒結（jié）機、已建成的脫硫設施區別對待，綜合考慮一種（zhǒng）一體化的處理技術。由於現（xiàn）有的燒結煙氣脫硫工藝主要集中於傳統的幹法、半幹法（fǎ）、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（yān）氣淨化技術

　　20世紀50年（nián）代德國開始研發活性炭吸附工藝，20世紀60年代（dài）日本也開始研發[2]。目前，國內外大型鋼（gāng）鐵（tiě）企業在燒結（jié）煙氣脫硫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（xiàng）鋼（gāng）鐵(POSCO)燒結機(2004年投運)等。太（tài）鋼從日本住友株式會社引進相關技術應用於3號、4號（hào）燒結（jié）機，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（miàn）：

　　1)燒結機排出的煙氣經除塵器除塵（chén）後（hòu），由主（zhǔ）風機排出。煙氣中的SO2、H2O與O2在（zài）排煙溫度為120～150℃時，被活性炭（tàn）吸附富集，然後被催化轉化為吸附態的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（biāo）準後，將活性焦移動至再（zài）生器，在溫度達到450℃左右時按照反應式解吸出濃度在20%～25%之間的高濃SO2氣體。這（zhè）種SO2氣源可以（yǐ）根據（jù）市場需求（qiú）用作生產（chǎn）硫酸、硫磺、硫銨鹽、液態SO2等硫化工原料。

　　3)脫硝（xiāo）反應被稱之為（wéi）選擇（zé）性催化還原(SCR)反應（yīng），在活性焦催化作用下將NO(x包括NO、NO2等)和NH3轉（zhuǎn）化（huà）為無害的N2和H2O，達到脫除NOx的目的。

　　2.1.1脫硫反應

　　脫硫反應有：(SO2)氣→(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再生反應

　　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

　　根據太鋼活性炭處理的監測參數得知，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（yīng）率為90%，實現了良好的煙氣脫硫、脫硝、脫（tuō）二噁英和除塵的集成淨化功能（néng），環保效果（guǒ）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（hé）運行成本（běn）高（gāo）。以太鋼450m2燒結機為例，活性炭設施投資為3.4億元，運（yùn）行（háng）成本為4870萬（wàn）元/年。

　　2.2循環流化床脫硫+SCR脫硝工（gōng）藝

　　循環流化床工藝主要由吸收劑製備與供應、吸收塔、物料再循環、工藝水、布袋除塵器以及副產物外排等構成。一般采用幹態的消（xiāo）石灰粉作為（wéi）吸收（shōu）劑，也（yě）可采用其他對二氧（yǎng）化硫有吸收反應能（néng）力的（de）幹粉或漿液作（zuò）為吸收（shōu）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（yī）個文（wén）丘裏裝（zhuāng）置，煙氣流經文丘裏管後速度加快，與細（xì）的吸收劑粉末互相混合，使顆粒之間、氣體與顆（kē）粒之間產生劇烈摩擦（cā），形成流化床，在噴入均勻水霧、降低煙溫的條件下，吸收劑與煙氣中（zhōng）的二氧化硫反應（yīng）生（shēng）成CaSO3和CaSO4。脫硫後攜帶（dài）大量固體顆粒的煙氣從吸收塔頂部排（pái）出，進入再循環除塵器處理後被排放。

　　脫硫後煙氣溫度為75～80℃，經過GGH換（huàn）熱、加熱爐將溫度加（jiā）熱（rè）至160～300℃，以高爐煤氣為熱（rè）源進行加熱，熱煙氣進入SCR反應器，與加入的脫硝劑（jì）在催化劑作用（yòng）下（xià）進行高效脫硝反應，後潔淨（jìng）煙氣經係統引風機排往煙囪。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（de）作用下，當煙氣溫度為280～300℃時，利用氨作為還原劑，與煙氣中的NOx反應，產生無害的氮（dàn）氣和水。同時，二噁英經過催化劑會裂（liè）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（huà）床+SCR”工藝的（de）優點為：一是脫硝技術成熟、汙染物脫除效率高、適用範（fàn）圍廣，可滿足嚴格的汙染物（wù）排放標準要求，工程總投資和運行費用適中。二是（shì）對於目（mù）前已建（jiàn）設脫硫裝置的燒（shāo）結球團企業，為滿足新標準對氮氧化物（wù）的排放要求，可繼續建設脫硝部分，不存在重複建設問題，維護和運行簡單。缺（quē）點是脫硫、脫硝副（fù）產（chǎn）物產生量大，尚無公認的佳應（yīng）用途徑或資源回（huí）收價值，需作（zuò）為廢物進行處理。該工藝目前（qián）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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