基于燒結(jié)煙氣聯(lián)合脫硫脫硝工藝路線分析

宋學(xué)凱

摘 要：在我國(guó)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的過(guò)程中，鋼鐵工業(yè)起到了非常重要的作用。但與此同時(shí)，鋼鐵工業(yè)排放SO2以及NOx量也是非常驚人的，其中，絕大部分的SO2以及一半以上的NOx來(lái)源都在于鐵礦的燒結(jié)工藝。隨著時(shí)代的發(fā)展，傳統(tǒng)的脫硫脫硝技術(shù)已經(jīng)逐漸無(wú)法滿足鋼鐵工業(yè)發(fā)展的需求，在這樣的情況下，對(duì)燒結(jié)煙氣聯(lián)合脫硫脫硝工藝路線進(jìn)行研究和分析，從而選擇最優(yōu)工藝路線成為了鋼鐵工業(yè)發(fā)展的必然選擇。本文對(duì)鋼鐵工業(yè)燒結(jié)煙氣的特點(diǎn)進(jìn)行了簡(jiǎn)述，結(jié)合我國(guó)燒結(jié)煙氣脫硫脫硝處理的現(xiàn)狀，對(duì)燒結(jié)煙氣聯(lián)合脫硫脫硝工藝路線進(jìn)行了分析，希望可以為讀者提供一些參考。

關(guān)鍵詞：燒結(jié)煙氣；脫硫脫硝；工藝路線

引言：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，環(huán)境污染問(wèn)題受到了人們?cè)絹?lái)越高的重視，在這樣的情況下，鋼鐵工業(yè)作為污染氣體的排放大戶，能否對(duì)燒結(jié)煙氣進(jìn)行良好的脫硫脫硝處理，不但對(duì)企業(yè)自身的發(fā)展有著很大的影響，同時(shí)也對(duì)我國(guó)的環(huán)境水平和污染治理有著非常重要的意義。在這樣的情況下，我國(guó)專家以及行業(yè)精英都在對(duì)燒結(jié)煙氣脫硫脫硝工藝路線進(jìn)行研究。雖然目前燒結(jié)煙氣脫硫脫硝工業(yè)有了一定的發(fā)展，但是在我國(guó)依然不存在成熟穩(wěn)定的主流技術(shù)，因此對(duì)各種燒結(jié)煙氣脫硫脫硝工藝進(jìn)行繼續(xù)研究和對(duì)比成為了必然的選擇。

一、 鋼鐵工業(yè)燒結(jié)煙氣的特點(diǎn)

在鋼鐵工業(yè)進(jìn)行燒結(jié)的過(guò)程中，物料將會(huì)在特定的高溫環(huán)境下，發(fā)生一系列復(fù)雜的物理反應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)。通常情況下，在燒結(jié)的過(guò)程中，物料會(huì)產(chǎn)生SO2、NOx、CO以及HCL等一些列污染性較強(qiáng)的廢氣和污染物。由于燒結(jié)過(guò)程中采用的工藝、原料成本以及原料配比不具有固定性，因此燒結(jié)過(guò)程中產(chǎn)生的廢氣成分也變得復(fù)雜，無(wú)論是煙氣量、煙氣溫度以及其中污染物的濃度都會(huì)處于不確定的狀態(tài)。在這樣的情況下，鋼鐵工業(yè)燒結(jié)煙氣存在溫度變化大、氣量波動(dòng)大、濕度不穩(wěn)定以及污染物濃度、含量不確定等特點(diǎn)。這些特點(diǎn)也使得鋼鐵工業(yè)在燒結(jié)過(guò)程中產(chǎn)生的污染較難治理，對(duì)于環(huán)境和人們健康形成了很大威脅。

二、 燒結(jié)煙氣脫硫脫硝處理的現(xiàn)狀

在我國(guó)的發(fā)展過(guò)程中，環(huán)境保護(hù)和污染治理一直受到我國(guó)政府和人民的高度重視，早在2004年，我國(guó)廣州鋼鐵廠便已經(jīng)開(kāi)始研究和實(shí)施燒結(jié)煙氣脫硫處理，并在之后的發(fā)展中逐漸衍生到全國(guó)的鋼鐵工業(yè)，目前我國(guó)燒結(jié)機(jī)脫硫設(shè)施數(shù)量已經(jīng)在燒結(jié)機(jī)中已經(jīng)超過(guò)了半數(shù)，但燒結(jié)機(jī)脫硫脫硝一體化處理設(shè)施依然處于嚴(yán)重不足的狀態(tài)。與此同時(shí)，我國(guó)對(duì)于燒結(jié)機(jī)脫硫脫硝效果重視度也在不斷提升，在頒布的節(jié)能減排工作方案中，多次對(duì)鋼鐵工業(yè)大氣污染物排放的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了修正，通過(guò)提升要求來(lái)更好的保證我國(guó)的環(huán)境質(zhì)量。在這樣的情況下，單純憑借傳統(tǒng)的燒結(jié)脫硫機(jī)或者燒結(jié)脫硝機(jī)以及無(wú)法滿足我國(guó)對(duì)鋼鐵工業(yè)的要求，對(duì)燒結(jié)煙氣聯(lián)合脫硫脫硝工藝路線進(jìn)行研究和探索成為了必然的選擇。

三、 燒結(jié)煙氣聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)探討分析

（一） 半干法（或濕法）脫硫+ SCR聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)

在我國(guó)廢氣處理技術(shù)中，半干法（或濕法）脫硫+ SCR聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)一直被廣泛應(yīng)用在電力行業(yè)之中，并且取得了非常好效果。在應(yīng)用半干法（或濕法）脫硫+ SCR聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)的過(guò)程中，其工藝路線為運(yùn)用選擇性催化還原脫硝技術(shù)來(lái)進(jìn)行脫硝處理，并同時(shí)通過(guò)半干法或者濕法來(lái)進(jìn)行脫硫處理，通過(guò)將二者進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合，可以對(duì)煙氣中的主要污染物進(jìn)行良好的控制。尤其是煙氣中的氮氧化合物，通過(guò)半干法（或濕法）脫硫+ SCR聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)處理后其脫除率可以高達(dá)80%以上，脫硫效率更是超過(guò)了95%。

在燒結(jié)煙氣處理中應(yīng)用該工藝的過(guò)程中，由于其對(duì)反應(yīng)溫度具有一定的要求，而燒結(jié)機(jī)機(jī)頭煙氣溫度遠(yuǎn)低于選擇性催化還原脫硝技術(shù)要求的反應(yīng)溫度區(qū)間，使得在燒結(jié)煙氣處理過(guò)程中應(yīng)用該工藝時(shí)需要對(duì)煙氣進(jìn)行加熱直至其溫度達(dá)到SCR催化劑反應(yīng)溫度區(qū)間。其具體工藝路線如圖1。

目前，半干法（或濕法）脫硫+ SCR聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于技術(shù)較為成熟，污染物的脫除效果也較好，同時(shí)也不需要已經(jīng)建設(shè)脫硫裝置的鋼鐵工業(yè)企業(yè)重復(fù)建設(shè)。但其也由于催化劑使用壽命短，使得維護(hù)成本較高。

（二） 活性炭干法聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)

在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，煙氣系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)以及脫硝系統(tǒng)的電氣儀表控制系統(tǒng)共同構(gòu)成了活性炭干法聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)工藝。其中，脫硫系統(tǒng)主要是由吸附反應(yīng)系統(tǒng)、活性炭解吸再生循環(huán)系統(tǒng)以及高濃度SO2處理系統(tǒng)共同構(gòu)成，其脫硝系統(tǒng)則主要由液氨儲(chǔ)存以及混合注入系統(tǒng)共同構(gòu)成。在實(shí)際應(yīng)用該工藝的過(guò)程中，其工藝路線圖可以由圖2進(jìn)行表達(dá)。

與半干法（或濕法）脫硫+ SCR聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)相同的是，活性炭干法聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)同樣具備非常高的脫硫效率以及脫除氮氧化物效率，同時(shí)其也可以對(duì)二噁英、重金屬等一系列污染物進(jìn)行處理。因此其在我國(guó)的煙氣治理中具有非常廣泛的適應(yīng)性。除此之外，通過(guò)活性炭干法聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)對(duì)煙氣進(jìn)行治理的同時(shí)，還可以將煙氣中的二氧化硫轉(zhuǎn)化為可利用的副產(chǎn)物硫酸。但相對(duì)半干法（或濕法）脫硫+ SCR聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)而言，其工藝路線系統(tǒng)較為復(fù)雜，對(duì)投資和技術(shù)的要求均比較高，除此之外，對(duì)于已經(jīng)建設(shè)脫硫裝置的鋼鐵工業(yè)企業(yè)而言還存在這重復(fù)建設(shè)等問(wèn)題，需要企業(yè)根據(jù)自身情況來(lái)選擇是否應(yīng)用。

（三） 電子束輻照煙氣聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)

電子束輻照煙氣聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)工藝是由煙氣冷卻系統(tǒng)、加氨系統(tǒng)以及電子束照射系統(tǒng)以及副產(chǎn)品收集系統(tǒng)共同組成。在對(duì)燒結(jié)煙氣進(jìn)行處理的過(guò)程中，燒結(jié)煙氣首先會(huì)進(jìn)入冷卻塔之中，通過(guò)冷卻水降溫的形式來(lái)讓燒結(jié)煙氣的溫度降低至反應(yīng)需求溫度區(qū)間。待充分降溫之后，燒結(jié)煙氣將會(huì)在反應(yīng)器中接受高能電子束的照射從而產(chǎn)生反應(yīng)，最終在通入氨氣的情況下聲場(chǎng)硫酸銨和硝酸銨鹽等副產(chǎn)品，并通過(guò)收塵裝置捕集副產(chǎn)物顆粒。其工藝路線詳見(jiàn)圖3.

電子束輻照煙氣聯(lián)合脫硫脫硝技術(shù)最初是由日本的一家公司提出并開(kāi)展研究的，雖然如今已經(jīng)完成了其工業(yè)示范，但要投入實(shí)際應(yīng)用時(shí)依然會(huì)面臨各種問(wèn)題，尤其是其自身較高的能耗、副產(chǎn)物含水率較高以及防輻射措施等問(wèn)題，因此目前在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中并沒(méi)有得到廣泛的應(yīng)用。

結(jié)語(yǔ)：在我國(guó)社會(huì)進(jìn)步以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過(guò)程中，鋼鐵工業(yè)發(fā)揮著不可替代的作用。為了更好的對(duì)鋼鐵工業(yè)燒結(jié)煙氣進(jìn)行脫硫脫硝處理，從而保護(hù)我國(guó)的環(huán)境，對(duì)燒結(jié)煙氣聯(lián)合脫硫脫硝工藝路線進(jìn)行不斷的研究具有重要的意義。