钢铁行业烧结烟气脱硫脱硝技术探讨

钢铁行业烧结烟气脱硫脱硝技术探讨

求继鹏

中晶环境科技股份有限公司 北京 100176

摘要：当前钢铁企业在发展的过程中需要根据烧结程序烟气的产生现状，结合脱硫和脱硝技术的应用情况，研究出更加先进的烧结烟气脱硫脱硝一体化技术。这项技术可以称之为双减法液相氧化技术，在进行这项技术应用的过程中，可以从脱硫和脱硝的机理等方面对其应用的可行性进行深入的研究。将其应用到烧结程序中，可以提高生产作业的节能环保性，避免在进行生产的过程中出现大气污染问题。操作人员在进行这项技术应用的过程中，应该根据生产的要求对技术的应用形式进行改善和优化，才能充分发挥技术的应用效果。

关键词：钢铁行业；烧结；烟气脱硫脱硝技术；分析探讨

引言

现阶段，节能减排己经成为全社会重点关注的问题，在这种大背景下，钢铁行业作为我国传统的“污染大户”自然也是节能减排的重点。烧结烟气是指烧结机头抽风箱排出的机头废气与机尾矿料在粉碎、冷却、筛选过程中产生的尾气，该气体含有大量的污染物。所以为了能够实现绿色生产，进一步研究烧结烟气的脱硫脱硝技术更具有实际意义

1烧结烟气污染特征

据最新不完全统计，目前全国约有烧结机900余台，总烧结机面积约11.6万m2，其中90～180m2的烧结机约500台，180m2以上烧结机约400台。全国烧结机几乎全部安装了除尘、脱硫设备，但大部分实际效果并不能满足现行超低排放的标准要求，仍有较大的改造空间；而烧结烟气的脱硝及二噁英的治理才刚刚起步，尚未普遍展开，仍有巨大的减排潜力。烧结烟气由于漏风率（40%～50%）和固体料循环率高，导致烟气产生量十分巨大且波动明显。据相关数据显示，每生产1t烧结矿大约产生4000～6000m3的烧结烟气。同时烧结烟气污染物种类较为集中且浓度较高，其烟气中包含主要大气污染物SO2，NO，Hg等重金属，SOX、NOX等酸性气态污染物及二噁英等，且其粉尘携带量较大，粉尘主要由金属、金属氧化物或不完全燃烧物质等组成，耐磨性较强且具有粘性，即使经过配套的静电除尘器处理后，粉尘浓度仍在0.5～15g/Nm3。烧结烟气产生的SO2和NOx的浓度相对较高且浓度变化大，随铁矿原料和燃料的不同，SO2浓度一般在300～800mg/Nm3范围内，高时可达2000～4000mg/Nm3。NOx浓度一般在150～300mg/Nm3，最高可达500mg/Nm3左右。鉴于烧结烟气的一系列污染特征，对其进行脱硫、脱硝及二噁英的综合防治具备一定的实际意义。

2钢铁行业烧结烟气脱硫脱硝技术探讨

2.1烧结烟气协同脱硫脱硝技术

烧结烟气污染物协同治理可理解为整合和优化一项或多项相关治理技术，实现不同治理技术之间的高效连接和耦合，从而达到综合治理多种污染物的目的。目前，研究开发的脱硫脱硝技术大体上可分为两类。一类是脱硫与脱硝分步脱除法。该类技术主要是针对在已有的脱硫设施上再增加一套脱硝设备，这种方式设备系统复杂、投资运行费用高、占地面积大。另一类就是烟气脱硫脱硝一体化技术，该类工艺经脱硫脱硝技术合并同一个设备进行，虽然该项工艺工业化应用尚未成熟，但此技术已经成为烧结烟气净化的必然趋势。下文主要介绍了几种代表性的烧结烟气脱硫脱硝一体化技术研究进展。

2.2低温SCR脱销技术的具体应用

这项技术在应用的过程中属于选择性的催化还原方法，应用的原理是使用适合的催化剂，在一定条件下将氨作为催化反应进行还原剂的制作。这项技术是可以将碳氧化物转化为无害的氮气或者水蒸气。因为这种技术在应用的过程中效率比较高，属于烧结烟气脱硫技术的主要手段。传统的SCR技术在应用时，要求烟气的温度要到达350度以上，才能完成催化和还原反应。但是在实际生产的过程中，烧结和球团的烟气温度在180度左右。因此在应用这项技术时，需要降低催化剂的反应窗口条件，才能保证技术的正常应用。现阶段在进行技术研发的过程中，新型的催化剂已经能够在230度左右的条件下实现脱硝。国内在进行烧结机应用时采用了低温SCR技术进行烟气的脱硝，这套装置在应用的过程中要想满足脱硝的反应温度，就要先通过GGH进行烟气的换热。然后通过热风炉进行加热，确保烧结烟气的温度能够达到280度以上，在这之后烟气会进入反应器中进行脱硝。在反应之后烟气可以进行换热和降温到达下游的设施。这样装置在应用的过程中可以提高脱销的效率，在应用湿法或者半干法脱硫装置时，可以融合这种类型的烧结机，或者对机器进行改造。在现有装置的前部或者后部增加低温的SCR脱硝单元，实现脱硝的生产目标。但因为相关技术在应用的过程中并不成熟，催化剂的反应温度依然比较高，需要对烟气进行适当的升温才能发生反应。在对烟气进行升温时会增加建设的成本，给企业带来严重的经济负担。因此这项技术更适合用于反应温度比较高的催化剂产品生产。

2.3常规再热SCR脱硝技术

常规再热SCR脱硝技术，一般有2种工艺模式，即：a)“除尘+脱硫+换热GGH+中高温SCR脱硝”工艺；b)“换热GGH+中高温SCR脱硝+换热GGH+脱硫+除尘”。对于第一种工艺。烧结烟气通过除尘后进入脱硫系统，再经气体换热系统（GGH）将烟温加热到290℃以上，最后再通过脱硝系统进行脱硝。该技术将脱硝系统布置在最后一步，因此，通过催化剂的烧结烟气是比较干净的，可以最大限度保证催化剂的寿命。但是，这种技术需要增加气体换热系统（GGH），这无疑增加了成本，且会造成过量的潜热损失。由于投资成本比较大，实际应用并不多，但该技术脱硝效率可达到90%以上，完全可以满足国家超低排放标准。

2.4活性焦脱硫脱硝一体化技术

活性焦是区别于活性炭的一种称呼，是一种以褐煤为主要原料，具有吸附和催化双重功能的粒状物质，具有十分丰富的微孔结构，能吸附大分子、长链有机物，针对某些特殊的场合，其吸附能力远远超过了活性炭。活性焦不仅仅是SO2的优良吸附剂，也是NH3还原NOX的优良催化剂。活性焦对SO2和NOX的吸附有物理吸附和化学吸附两种方式。当烟气中无水蒸气和氧气存在时，主要发生物理吸附；当有足够的氧气和水蒸气时，发生物理吸附的同时也发生化学吸附和表面反应。其对颗粒物的去除主要是通过物理过滤的方式，颗粒的捕获粒径与碰撞、遮挡、扩散作用有关。其脱硫机理包括吸附和催化作用，反应温度一般控制在70～150℃之间。

2.5氧化吸收法

氧化吸收法烟气脱硝的原理是:利用氧化剂将难溶于水的 NO 氧化成易溶于水的 NO 2 ，再利用溶液对其进行吸收 。常用的氧化剂主要有 O3 、H 2 O 2 、NaClO 2 、Clo2等。O 3 具有很强的氧化性，可将 NO 迅速氧化成易溶于水的 NO 2 和 N 2 O 5 ，然后再利用碱液对其进行吸收，该方法也可用于脱硫脱硝一体化。例如， 利用 O3 对烟气进行处理后，利用 MgO 浆液吸收氧化后的气体，NO 2 最佳脱除效率约为 75%，SO 2的吸收率接近于 100%。 对 O3 氧化与 NaOH碱液吸收法同时脱硫脱硝进行了研究，结果表明SO x 和 NO x 的清除率几乎达到 100%，而且还去除了部分 CO 2 。O 3 氧化能够和不同吸收剂及其他技术相结合，且脱硝效率高，但是 O 3 的制备费用较高，若 O 3未反应完全将其排放到空气中会造成二次污染，该方法在工业中的应用需考虑 O 3 制取成本以及未反应 O 3 的分解等问题。目前工业化氧化法具有代表性的为CLO2气态氧化法，利用CLO2气体的氧化性，将烧结烟气中的NO迅速氧化成NO2，而不会形成高价氮，再通过后续吸收塔中的碱性物质吸收氧化后NO2及SO2，从现有工业化应用案例中，NO2 及SO2的吸收率可接近于 100%，达到协同脱硫脱硝的目的，而且不会产生二次污染。

结语

综上所述，钢铁行业采取的烧结烟气脱硫脱硝联合治理技术，能够满足目前国际对大气污染物治理技术的发展方向，也是我国治理环境烟气污染的有效工艺之一。因此，为保证钢铁行业的烧结烟气脱硫脱硝联合治理技术能够有效满足不断严格的环保制度要求，必须结合实际情况对传统的烧结烟气脱硫脱硝联合治理技术进行不断优化和完善，针对其中存在的问题，找到问题产生的根源，并运用有效措施将这些问题逐一解决，研究出一套对我国钢铁行业可持续发展具有积极促进作用的烧结烟气脱硫脱硝联合治理技术。

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