烧结烟气脱硫脱硝技术新趋势的探讨

烧结烟气脱硫脱硝技术新趋势的探讨

盛诗应

中国能源建设集团安徽电力建设第一工程有限公司 安徽 合肥 230088

摘要：2016年以来，无论地方层面还是国家层面的环保主管部门，均陆续发布了若干钢铁工序烟气污染物的超低排放标准。以钢铁大省河北省为例，在2018年下半年，发布了《钢铁工业大气污染物超低排放标准》，该标准规定烧结烟气、球团烟气中的粉尘颗粒物、SO2和NOx排放限值不得超过10、35和50毫克/立方米（标况、干烟气，16%的基准氧含量），并要求河北省现有企业从2020年10月1日开始执行该排放标准。国家烟气污染物排放标准越来越严格，使单一污染物的环保治污难度越来越大，逐渐使钢铁行从单纯依靠除尘、脱硫和脱硝等终端处理方式转变为在污染物产生源头和污染物产生过程进行处理转移，并且不再只注重污染物单一处理。

关键词：烧结烟气；脱硫脱硝技术；新趋势

引言

目前我国大部分地区钢厂对烧结机烟气脱硫脱硝超低排放技术进行改造，常见的工艺选择主要为CFB脱硫+SCR脱硝技术和活性焦脱硫脱硝一体化技术两种工艺，本文对两种工艺路线选择进行分析和比较。

1烧结烟气多污染物排放特征分析

烧结过程所释放的SO2气体主要是由含铁原料和燃料中的硫化物氧化生成，随燃烧过程进行SO2的持续释放，随烧结温度、时间、助燃空气氧含量和燃料颗粒尺寸等因素而变化。烧结烟气中的SO2的排放具有自持性规律，该规律认为当烧结过程中燃料用量，烧结原料水分、含硫量以及烧结矿酸碱度在正常范围内无论如何变动时，在接近烧结烟气温度峰值即烧结终点前，烟气中SO2浓度都会出现明显峰值。烧结烟气中释放的NOx，其中有95%左右的NOx为NO[2]。在烧结过程中，烧结机各风箱烟气中NO的浓度比较均衡，且数值均较高。为降低NO排放浓度，可采取提高烧结矿碱度或者加厚烧结料层厚度的方法，创造有利条件生成更多CaO·Fe2O3，从而实现催化CO还原NOx的效果，减少烟气中NOx的排放。在烧结过程中，气体燃料、煤及焦炭燃烧过程产生COx，烟气中呈现出一种COx浓度先快速上升，然后下降后稳定，小幅波动的趋势。当达到烧结终点时，烧结烟气中氧含量恢复至21%左右，COx浓度接近于零。

2烧结烟气污染物排放形势

据统计，我国钢铁产能居前20位的城市，无一空气质量达标，平均PM2.5浓度比全国浓度高28%。2017年我国重点钢铁企业SO2、NOX和颗粒物排放量分别为106万t、172万t、281万t，约占全国排放总量的7%、10%、20%，是目前我国主要的大气污染排放源之一。而钢铁生产的各个工艺流程中，污染物主要来源于焦化和烧结两个过程，钢铁工业各生产流程产生的SO2如表1所示，可以看出烧结工序的SO2排放量占到了整个工序的33.67%。通过对钢铁企业这部分SO2的治理，可以大量减少排入环境中总的SO2的量，以此改善生态环境。烟气多污染物控制技术钢铁企业烧结机烟气污染物主要有三种治理思路：减少源头污染物产生量、减少过程释放量和减少末端排放量。

3烟气多污染物控制技术

3.1减少源头污染物产生量

源头减排技术主要包括：烧结机漏风治理技术和厚料层烧结技术，二者各有特点。

3.1.1烧结机漏风治理技术

由于烧结机台车栏板、烧结机风箱及支管等位置密封不严，在烧结主抽风机负压作用下，导致有部分空气自不经过烧结料层进入烧结机主烟道中，导致烧结烟气量增大、烧结主抽风机功耗增加、有效进风量减少及烧结矿烧结不完全，影响烧结矿的品质和产量。为了减少烧结机漏风，可采取改进台车装备、加强设备维护、精心操作的方式。

3.1.2厚料层烧结技术

保持较高的铺料厚度进行烧结，延长点火时间和高温烧结时间，有利于充分为烧结料层表层供热，降低冷却强度、提高烧结矿强度，减少返矿率，从而减少污染物排放；降低FeO含量，改善其还原性；节约固体燃料消耗，从而直接减少了燃料燃烧所造成的污染物排放。

3.2活性焦脱硫脱硝协同治理技术

活性焦/炭烟气处理技术是能够兼具脱硫脱硝脱二噁英和吸附汞的一体化功能。活性碳脱硫脱硝技术是在活性炭表面吸附脱除烟尘、SO2、二噁英和汞等重金属，通过活性炭特有的催化剂作用，注入还原剂氨后，发生non-SCR反应实现脱硝。活性焦脱硫原理：具有吸附性能的活性焦对烟气中的SO2进行选择性吸附，吸附态的SO2在烟气中存在氧气和水蒸气的条件下被氧化为H2SO4并被储存在活性焦孔隙内；同时活性焦吸附层相当于高效颗粒层过滤器，在惯性碰撞和拦截效应作用下，烟气中的大部分粉尘颗粒在床层内部不同部位被捕集，完成烟气脱硫除尘净化。活性焦脱硝原理：活性焦具有催化活性，可作为选择性催化还原工艺中的催化剂。在100~150℃时向烟气中喷入氨，在活性焦的吸附、催化作用下烟气中的NOx与氨发生选择性催化还原反应生成氮气和水，可大幅度降低烟气中NOx含量，脱硝效率能达到80%以上。活性焦干法脱硫脱硝一体化工艺在长期连续稳定运行下，脱硫效率可达到95%以上，脱硝效率达80%以上。同时，活性焦可以高效去除Hg+、Hg2+。另外，活性焦可将烟气中的二噁英吸附在微孔中，在物料循环过程中磨损的碎焦粉通过回炉高温彻底脱除。活性焦脱硫工艺的缺点是专用活性焦存在机械强度低且价格较高，工程造价亦很高。受此限制，活性焦脱硫早些年在国内没有较多的工业化应用。

3.3减少过程释放量

（1）烧结料面喷吹蒸汽技术该技术利用蒸汽引射空气，实现以下益处：增加烧结料面进风量，强化烧结过程，使燃烧充分，减少一氧化碳的产生；改变烧结料层中含氯产物形态，减少二噁英的产生；改善烧结过程，提高产量和质量。（2）选择性烧结烟气循环技术由于烧结机各风箱烟气温度、压力、流量及污染物排放不同，因此，可优选并汇总若干风箱烟气返回到烧结机料面，用于热风烧结等。循环烟气由烧结机风箱引出，经除尘系统、循环主抽风机、烟气混合器后通过密封罩，返回到烧结机料面，在负压作用下，进入烧结料层。经过一系列的物理、化学过程，包括高温循环烟气与烧结料层的热交换、CO的二次燃烧放热、二噁英的高温分解以及NOx的催化还原，实现减少污染物排放、释放烟气热量，减少燃料使用量，改善烧结过程，提高烧结矿料层温度均匀性和破碎强度等理化指标，实现节能、减排、提产多功能耦合。

结束语

随着环境标准的不断收紧，烧结烟气的脱硫脱硝技术需求日益增加。虽然目前有相对较为成熟的脱硫脱硝技术，但烧结烟气污染物种类多，粉尘含量高，烟气负荷及温度变化幅度大，给烧结烟气的脱硫脱硝治理效果和治理成本带来了巨大的挑战，现有技术急需作出调整来适应烧结烟气的特点。在这样严峻的形势下，现有技术应该不断地朝着更适合烧结烟气特点的方向改进，同时不断减少项目的投资、运行成本。以活性焦脱硫脱硝一体化技术为代表的烧结烟气脱硫脱硝协同净化技术已成为今后的发展趋势，应该重点研究，实现在提高污染物治理效率的同时降低项目投资及运行成本。

参考文献

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