鋼鐵廠燒結煙氣脫硫脫硝技術探討

文/劉翠翠，江蘇愛爾沃特環保科技有限公司

1 前言

鋼鐵生產在我國的經濟建設中有著重要的基礎地位，包含了采礦、燒結、煉鋼、煉鐵等很多內容。鋼鐵生產在我國的“十一五”期間發展最為迅速，同時在節能減排方面做得也非常好，為我國經濟的可持續發展提供了強大助力。但鋼鐵行業在不斷發展的過程中不僅消耗了大量資源，同時在燒結過程中也會產生大量的污染物，根據相關數據可知，每噸的燒結礦會排出4000m3左右的高濃度煙氣，煙氣中蘊含了大量二氧化硫等會破壞環境的物質，因此為了保證鋼鐵行業的發展，必須要做好煙氣的處理工作。

2 鋼鐵廠燒結煙氣

2.1 特點

燒結煙氣的排出方式共有兩種，第一種來自燒結機頭的抽風箱，第二來自機尾的礦料處理，這些燒結煙氣都有著共同的特點，具體有以下幾個方面：第一是較大的溫度波動，通常都會在150°C左右波動，但也有可能出現超過200°C的劇烈波動。第二是水分高，以體積為參考，水分量大約在10%左右。第三是密度大，每立方米干燒結煙氣的質量大約為1.3kg，濕燒結煙氣大約為1.2kg。第四是構成比較復雜，煙氣中有二氧化硫、二氧化碳、一氧化碳、氧氣你等多種物質。第五是具有腐蝕性，煙氣中的二氧化硫和氧化氮等和水分融合會產生具有腐蝕性的物質，很容易腐蝕設備。第六是擴散性，燒結煙氣非常容易向空氣中擴散，進而因為其中的有害物質而引發各種環境問題。

2.2 治理難點

火電廠等在生產過程中也會產生燒結煙氣，但鋼鐵行業的燒結煙氣比較特殊，如果使用火電廠等行業的煙氣處理方式無法獲得良好的處理效果，尤其在脫硫和脫硝技術上還存在以下的操作難點。第一是鋼鐵生行業的燒結煙氣溫度波動性強，使用石灰石、SCR等常規處理方式會影響實際的處理效果。第二是燒結煙氣中氧氣含量比較高，因此無論是脫硫還脫硝都會受到很大影響。第三是二氧化硫和氧化氮等物質在煙氣中的平均濃度不高，同時還在不斷變化，導致傳統處理失去了有效參考。第四除了二氧化硫等物質，燒結煙氣中還有很多其他的物質，目前很難對這些物質進行協同處理。

3 鋼鐵廠燒結煙氣脫硫脫硝技術

3.1 脫硫技術

燒結尾氣中的二氧化硫含量特比高，對這部分二氧化硫進行處理目前經常使用的方式有吸收控制、吸附控制、使用低硫燃料等三種方式。目前國際上對燒結尾氣進行脫硫處理的方式有十幾種，對這些脫硫的方式進行分類可從脫硫產物的形態出發，分別為濕法脫硫、干法脫硫和半干法脫硫。在實際的脫硫處理中，濕法脫硫的石灰石脫硫和氨法脫硫的應用最為廣泛，將這些處理方式應用到實際生產中的有歌山燒結廠、千葉燒結廠等，這些燒結廠95%以上的煙氣脫硫處理都使用了石灰石。具體的過程是配制濃度為10左右的碳酸鈣溶劑或者是濃度為12%左右的氫氧化鈣溶劑，然后將溶劑通過噴淋塔對煙氣進行噴淋，從而提升煙氣的濕度，最后再使用石灰石等物質吸收煙氣中的二氧化硫，在處理完畢后還會出現石膏等附屬物，可以回收再利用。除了石灰石，氨法脫硫在實際脫硫處理中也比較常見，比如日本的京濱制鐵，其在煙氣脫硫過程中使用的為焦化氨水，這種吸收劑對煙氣中二氧化硫的吸收作用非常明顯，并且在吸收過后會出現反映而得到亞硫酸銨或者硫酸銨等附屬物，這些附屬物可以用在造紙或制造化肥等領域，從而令煙氣中的有害物質得到了充分利用。我國對這種煙氣脫硫的方式非常重視，在2007年柳鋼第一次使用了這種方式進行燒結煙氣脫硫，并逐推廣到了其他的鋼鐵生產企業，通過回收煙氣處理過程中的附屬物，明顯降低了鋼鐵生產的成本。但使用這種方式需要重視一點，那就是必須重視氨水供給以及脫硫消耗的平衡。

3.2 脫硝技術

氧化氮對空氣的污染性比較嚴重，很多發達國家很早就開始研究相應的處理辦法，因此在剛鐵生產過程中氧化氮的處理技術已經得到了廣泛應用。日本和一些歐洲的發達在此項領域具有代表性，都使用了催化還原的方式處理氧化氮，并且實際的處理效果也非常明顯，幾乎能夠去除煙氣中70%的氧化氮。后來美國對這種技術做了改進，在氧化氮的處理中使用了非催化還原的方式，使去除率提升到了80%。這種處理方式讓氧化氮的處理效率得到了再一次提升。

3.3 脫硫脫硝一體化

一體化脫硫脫硝技術也有干法和濕法的區別，其中的干法一體化技術主要有電子照射和活性焦吸附兩種，濕法一體化技術主要有液體吸收和液膜兩種，無論國內還是國外都對干法一體化技術比較重視，因此本次主要對干法一體化進行介紹。首先是電子照射，這種技術最早在上世紀70年代由日本提出，我國在80年對開始進行研究，我國目前有一套每小時煙氣處理量為12000m3試驗裝置，其建設單位為工程物理研究院。其次是活性焦吸附，這種技術最早由德國提出，其具體方式為令承載吸附劑的裝置在煙氣塔中緩慢的上下移動，當裝置穿過煙氣的時候吸附劑就會吸附煙氣中的二氧化硫和氧化氮，二氧化硫會因此和氧氣反映而生成三氧化硫，三氧化硫會和水反映變成硫酸并儲存在吸附中。吸附劑會率先吸收二氧化硫，當吸收完畢時才開始脫硝，此時需要向煙氣塔內輸送氨氣，使氨氣和吸附劑中的氧化氮反映生成無害的氮氣。當吸附劑無法再吸收任何物質的時候可通過卸料器送到再生塔，從而實現吸附劑的重復使用。

4 結束語

綜上所述，鋼鐵生產過程中會產生大量對環境有害的物質，為了對環進行保護，同時也為了保證鋼鐵行業的可持續發展，本文對鋼鐵生產過程中燒結煙氣的脫硫和脫硝處理做了簡單介紹，希望對我國的相關處理有一定參考價值。