燒結(jié)煙氣脫硫脫硝工藝的探索

楊 品

北京佰能藍(lán)天科技股份有限公司 北京 100096

1 引言

鋼鐵行業(yè)的二氧化硫(SO2)年排放量約200萬t，占全國SO2總排放量的10%。鋼鐵生產(chǎn)過程排放的SO2主要來源于燒結(jié)、煉焦和動力生產(chǎn)。燒結(jié)工序外排SO2占鋼鐵生產(chǎn)總排放量的60%以上，在長流程生產(chǎn)工藝中占總排放量的85%以上，是鋼鐵行業(yè)SO2的主要排放源。燒結(jié)工序外排氮氧化物(NOX)占鋼鐵生產(chǎn)總排放量的一半左右[1]。為了達(dá)到超低排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，國內(nèi)大多數(shù)的燒結(jié)機(jī)都將需要安裝脫硫脫硝設(shè)備。

2 工業(yè)應(yīng)用中成熟的脫硫脫硝技術(shù)

2.1 煙氣脫硫技術(shù) 燃燒后煙氣脫硫工藝按脫硫過程是否加水和脫硫產(chǎn)物的干濕形態(tài)，煙氣脫硫分為濕法、半干法、干法三大類。

脫硫吸收劑的選擇是工藝路線選擇的基本要素，常見脫硫吸收劑包括:

1.CaO:容易獲得，價(jià)格便宜，無毒，易溶于酸，難溶于水，但能與水化合成氫氧化鈣，一般消化后使用；

2.Ca(OH)2:幾乎不溶于水，具有中強(qiáng)堿性，一般由生石灰消化得到；

3.CaCO3:容易獲得，價(jià)格便宜，無毒，極難溶于水；

4.Na2CO3:價(jià)格貴，易溶于水，吸收能力強(qiáng)；

5.Na HCO3:多用于SDS干法脫硫，研磨后噴入反應(yīng)器內(nèi)。

2.2 煙氣脫硝技術(shù) 燃燒后煙氣脫硝技術(shù)按照操作特點(diǎn)分有氣相反應(yīng)法、液相反應(yīng)法、吸附法、液膜法和微生物法。

脫硝吸收劑的選擇是工藝路線選擇的基本要素，常見脫硝吸收劑包括:

1.無水氨:還原劑和蒸發(fā)成本最低；體積小，有安全隱患；為了防止污染需要高的設(shè)備投資；需要危險(xiǎn)管理許可；

2.氨水:如果溢出，蒸汽濃度較低；2―3倍的還原劑成本；大約10倍高的蒸發(fā)能量；較高的儲存設(shè)備成本；較大的注入管道；一般考慮到無水氨危險(xiǎn)性而不使用時(shí)，使用氨水；

3.尿素:沒有溢出危險(xiǎn)；相對無水氨，成本高3―5倍；更高的蒸發(fā)能量；更高的儲存設(shè)備成本；較大的注入管道；目前有地區(qū)強(qiáng)制要求使用尿素作為脫硝還原劑[2]。

3 燒結(jié)煙氣特點(diǎn)及應(yīng)用脫硫脫硝技術(shù)的難點(diǎn)

燒結(jié)煙氣是燒結(jié)混合料點(diǎn)火后，在高溫下燒結(jié)成型過程中產(chǎn)生的含塵廢氣，與燃煤鍋爐煙氣相比，燒結(jié)煙氣的煙氣量大、煙溫變化大、SO2濃度變化大、NOx濃度變化大、含濕量大，露點(diǎn)較高、含有多種污染物，增加了燒結(jié)煙氣的處理難度[3―5]。

為了滿足燒結(jié)煙氣超低排放的要求，SCR是最佳的脫硝工藝選擇。

4 燒結(jié)煙氣脫硫脫硝工藝選擇

燒結(jié)煙氣脫硫脫硝的工藝選擇先脫硫后脫硝的工藝路線更為合理，再結(jié)合各脫硫技術(shù)工藝路線的特點(diǎn)，在此列出了幾種能滿足超低排放要求的工藝路線:

圖1 SDS脫硫+SCR工藝線路

該工藝路線的優(yōu)點(diǎn)是脫硫后煙氣溫度變化小，煙溫抬升低，對脫硝的影響小，無廢水，無白煙；缺點(diǎn)是需要研磨機(jī)設(shè)備；副產(chǎn)物的處置同半干法一樣存在問題；運(yùn)行成本高。

圖2 半干法脫硫+SCR工藝線路

該工藝路線的優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)行成本低、脫硝效率高、可靠性高，比較成熟；能達(dá)到超低排放要求；煙囪排放透明、視覺好，消除“拖尾”現(xiàn)象；缺點(diǎn)是煙溫抬升高；脫硫副產(chǎn)物(脫硫灰)去向是個(gè)難題(一般用于建筑行業(yè)或填埋)。

圖3 濕法脫硫+SCR工藝線路

該工藝路線的優(yōu)點(diǎn)是脫硝效率高、可靠性高，比較成熟；能達(dá)到超低排放要求；煙囪排放透明、視覺好，消除“拖尾”現(xiàn)象；缺點(diǎn)是煙溫抬升高，運(yùn)行費(fèi)用高，設(shè)備腐蝕嚴(yán)重，需要增設(shè)副產(chǎn)物回收系統(tǒng)。

通過對比分析，以上3種煙氣脫硫脫硝方式可作為預(yù)選方案，其脫硫效率達(dá)到98.5%以上；顆粒物排放濃度穩(wěn)定達(dá)到10mg/Nm3以下；滿足環(huán)保要求的同時(shí)，煙囪感官效果良好，排放透明，無“視覺污染”；對燒結(jié)工況適應(yīng)性強(qiáng)，系統(tǒng)啟、停方便；SCR中低溫脫硝工藝在國內(nèi)應(yīng)用成熟。

5 結(jié)語

面對日益嚴(yán)峻的環(huán)保要求形勢，鋼廠燒結(jié)煙氣的脫硫脫硝處理是我們始終應(yīng)該面對的問題。從以上分析可以看出，隨著我國脫硫脫硝技術(shù)的日趨完善，針對燒結(jié)煙氣的特點(diǎn)，經(jīng)過工藝優(yōu)化和技術(shù)創(chuàng)新，找到應(yīng)用于不同鋼鐵廠不同燒結(jié)工況的煙氣脫硫脫硝處理工藝，技術(shù)上是完全可行的。