超低排放條件下的燒結(jié)煙氣脫硫脫硝技術(shù)探討

樊 響，鄧志鵬

（北京中冶設備研究設計總院有限公司，北京100029）

作為國民經(jīng)濟重要支柱產(chǎn)業(yè)的鋼鐵工業(yè)，其污染物排放量大，污染物種類多。其中鋼鐵冶煉過程產(chǎn)生的主要污染物來自于燒結(jié)過程，燒結(jié)煙氣污染物種類繁多，包括SO2、NOx、粉塵、HCL、HF、二噁英等。有數(shù)據(jù)統(tǒng)計鋼鐵生產(chǎn)總排放量中（體積分數(shù)）60%的SO2、50%的NOx和90%的二噁英來自燒結(jié)煙氣，燒結(jié)煙氣的治理極為關(guān)鍵，近年國家環(huán)保部門發(fā)布了《鋼鐵燒結(jié)、球團工業(yè)大氣污染物排放標準》征求意見稿，其中對于將燒結(jié)機和球團焙燒設備特別排放限值的SO2限值調(diào)整到50 mg/m3，NOx的限值調(diào)整到100 mg/m3，粉塵限值調(diào)整到20 mg/m3，因此多數(shù)企業(yè)燒結(jié)煙氣污染物均出現(xiàn)超標的情況，新一輪的技術(shù)改造迫在眉睫。

1 燒結(jié)煙氣的特點

燒結(jié)煙氣有一個重要的特點就是波動性，燒結(jié)煙氣污染物濃度、煙氣量、溫度條件以及污染物的種類均會隨著前端工藝的調(diào)整出現(xiàn)大的波動。燒結(jié)作業(yè)過程主要為高溫燃燒條件下的物理化學過程，在高溫燃燒條件下產(chǎn)生了SO2、NOx、HCL、HF、粉塵以及二噁英，這些污染物有的來源于原料，有的來源于高溫燃燒條件。由于燒結(jié)燃燒的原料以及配比的變化，出現(xiàn)了燒結(jié)煙氣的各指標的波動，其煙氣主要特點如下：

1）溫度變化大，主要在120～180℃。

2）污染物濃度變化大，SO2質(zhì)量濃度多數(shù)在500～5 000 mg/m3，NOx質(zhì)量濃度多數(shù)在200～500 mg/m3。

3）煙氣量波動大，幅度變化60%～140%。

4）煙氣含濕量大，含濕量9%～13%。

5）煙氣氧含量變化大，不考慮漏風條件，多數(shù)在15%～17%。

6）污染物種類多。

2 燒結(jié)煙氣脫硫脫硝技術(shù)

燒結(jié)煙氣脫硫脫硝技術(shù)種類多，其中脫硫技術(shù)包括：干法、半干法和濕法三大類，脫硝技術(shù)包括：氧化法、還原法等。目前針對燒結(jié)煙氣脫硫脫硝超低排放改造主要有以下幾種：活性焦脫硫脫硝協(xié)同治理技術(shù)、CFB/SDA脫硫+SCR技術(shù)以及濕法FGD+濕除+SCR技術(shù)。

2.1 活性焦脫硫脫硝協(xié)同治理技術(shù)

活性焦/炭煙氣處理技術(shù)是能夠兼具脫硫脫硝脫二噁英和吸附汞的一體化功能?；钚蕴济摿蛎撓跫夹g(shù)是在活性炭表面吸附脫除煙塵、SO2、二噁英和汞等重金屬，通過活性炭特有的催化劑作用，注入還原劑氨后，發(fā)生non-SCR反應實現(xiàn)脫硝。

活性焦脫硫原理：具有吸附性能的活性焦對煙氣中的SO2進行選擇性吸附，吸附態(tài)的SO2在煙氣中存在氧氣和水蒸氣的條件下被氧化為H2SO4并被儲存在活性焦孔隙內(nèi)；同時活性焦吸附層相當于高效顆粒層過濾器，在慣性碰撞和攔截效應作用下，煙氣中的大部分粉塵顆粒在床層內(nèi)部不同部位被捕集，完成煙氣脫硫除塵凈化。

活性焦脫硝原理：活性焦具有催化活性，可作為選擇性催化還原工藝中的催化劑。在100～150℃時向煙氣中噴入氨，在活性焦的吸附、催化作用下煙氣中的NOx與氨發(fā)生選擇性催化還原反應生成氮氣和水，可大幅度降低煙氣中NOx含量，脫硝效率能達到80%以上。

活性焦干法脫硫脫硝一體化工藝在長期連續(xù)穩(wěn)定運行下，脫硫效率可達到95%以上，脫硝效率達80%以上。同時，活性焦可以高效去除Hg+、Hg2+。另外，活性焦可將煙氣中的二噁英吸附在微孔中，在物料循環(huán)過程中磨損的碎焦粉通過回爐高溫徹底脫除。

活性焦脫硫工藝的缺點是專用活性焦存在機械強度低且價格較高，工程造價亦很高。受此限制，活性焦脫硫早些年在國內(nèi)沒有較多的工業(yè)化應用。但隨著環(huán)保要求的提高及技術(shù)水平的改進和提升，活性焦脫硫脫硝技術(shù)得到了較快的發(fā)展和應用。

2.2 CFB/SDA脫硫+SCR技術(shù)

目前國內(nèi)技術(shù)成熟的干法、半干法工藝，主要包括循環(huán)流化床和旋轉(zhuǎn)噴霧干燥法。此外，密相干塔和NID法也有工程投運實例。無論是采用哪種脫硫工藝，多數(shù)均采用氫氧化鈣或氧化鈣粉為脫硫劑，脫硫效率均可達到95%左右，但存在的主要問題就是脫硫副產(chǎn)物如何利用和出處的問題。

CFB/SDA脫硫+SCR技術(shù)脫硫原理：Ca基脫硫劑與煙氣中SO2發(fā)生反應生產(chǎn)CaSO4，與傳統(tǒng)濕法脫硫原理無明顯差異性。

CFB/SDA脫硫+SCR技術(shù)脫硝原理：與活性焦脫硝原理相似，SCR脫硝有其專有形式的催化劑，在催化劑的作用下，發(fā)生選擇性催化還原反應，生成無害的N2和H2O排入環(huán)境中。

經(jīng)干法/半干法脫硫后的煙氣，較濕法脫硫溫度降較小，后接SCR脫硝有一定的優(yōu)勢，但由于入口煙溫不高，仍需要加熱升溫（MGGH/蒸汽加熱/熱風爐等）達到SCR脫硝催化劑窗口溫度。

CFB/SDA脫硫+SCR技術(shù)系統(tǒng)設備較簡單，僅包括脫硫除塵系統(tǒng)、漿液制備系統(tǒng)和灰渣外排系統(tǒng)。技術(shù)工程占地面積較小。多數(shù)消化需要用水，總體耗水量較低。出口溫度控制在75℃以上白煙不明顯。

2.3 濕法FGD+濕除+SCR技術(shù)

脫硝工藝置于脫硫工藝之后，燒結(jié)煙氣先經(jīng)過脫硫后，通過加熱裝置升溫進行脫硝，然后用換熱裝置進行降溫處理，凈化后煙氣經(jīng)煙囪排放。

濕法FGD+濕除+SCR技術(shù)脫硫脫硝原理與CFB/SDA脫硫+SCR技術(shù)脫硫脫硝原理一致。主要不同在于選擇的工藝形式，以及脫硫脫硝的順序。

濕法FGD+濕除+SCR技術(shù)技術(shù)成熟，應用廣泛。濕法FGD以及SCR都是運用多年的技術(shù)類別?，F(xiàn)有的燒結(jié)多數(shù)也為濕法形式，需要對狀況好的進行改造，狀況差的進行重建。

濕法FGD+濕除+SCR技術(shù)脫硫效率高達99%，脫硝效率可達95%。能夠應對高硫的煙氣條件，這是濕法脫硫擁有的優(yōu)勢。

濕法FGD+濕除+SCR技術(shù)煙氣升溫到脫硝催化劑窗口溫度的同時，也解決了處理后煙氣無白霧現(xiàn)象。

3 燒結(jié)煙氣脫硫脫硝技術(shù)探討

活性焦脫硫脫硝協(xié)同治理技術(shù)、CFB/SDA脫硫+SCR技術(shù)以及濕法FGD+濕除+SCR技術(shù)均有實際的工程應用案例，也是新一輪超低排放改造的主流技術(shù)路線。對于不同煙氣條件，其選擇路線也不盡相同。對于高硫煙氣條件的超低改造，還是主推濕法FGD+濕除+SCR技術(shù)，而用其他二種有的不能達標，有的運行費用過高，性價比低。對于一些現(xiàn)場場地條件苛刻的，多數(shù)選占地小的CFB/SDA脫硫+SCR技術(shù)。而對于副產(chǎn)物回收要求高的，經(jīng)濟價值高的，首選活性焦脫硫脫硝協(xié)同治理技術(shù)。