分析丨烧结烟气脱硫脱硝处理技术的比较分析

摘要：我国烧结烟气脱硫早在2004年由广州钢铁厂在24m2烧结厂初步实施，于2007年全面实施。据环保部统计数据，至2014年，全国烧结机脱硫设施共有526台，已有脱硫设施的烧结机面积达8.7万m2，占烧结机面积的63%。从公布的清单分析，干法、半干法占17%，湿法占87%。除部分己建的干法(活性炭法)烧结脱硫脱硝一体化处理设施外，烧结机烟气脱硫脱硝的实例较少。本文重点研究烧结烟气脱硫脱硝处理技术的比较分析，希望能为相关人员提供理论参考依据。

关键词：烧结烟气;脱硫脱硝处理技术;比较分析

1 烧结烟气的产生和特点

烧结过程是以高温燃烧作为化学条件的一种复杂的物理化学过程。在该过程中，首先是通过空气和混合料产生的燃烧反应，将燃烧释放的热量用于烧结过程所需要的能量，而燃烧过程产生的烟气作为废气排放出去。烧结的原理是通过固体颗粒之间的化学键的连接，促使晶体逐渐长大，从而有效减少了晶体之间的间隙，增加颗粒之间的密度，最后形成致密的多晶烧结体。该反应中产生的气体就是烧结烟气，该气体对空气会造成严重的污染。

烧结烟气主要有以下特点：1)温度高。由于整个烧结过程是在高温的条件下进行的，因此排放的烧结烟气温度会很高。一般来说，经过烧结反应后的烟气温度在120℃～180℃之间;2)排放量大。由于矿物中含有大量的硫元素和氮元素，大多以化合物的形式存在，因此在燃烧过程中会产生大量的二氧化硫等气体。虽然随着工艺的逐渐完成，烟气中的二氧化硫会逐渐减少，但总体排放量还是很大的;3)含湿量大。在进行烧结之前，一般需要对燃烧材料进行加水处理，以提高材料的透气性能。因此在烧结过程中，产生的烟气会带有大量的水分，含湿量较大。一般烧结烟气中的含湿量在15%左右;4)粉尘浓度高。由于参加反应的主体材料是矿物质，其主要成分是铁和铁的化合物，也有一部分的其他重金属元素。因此在燃烧过程中，产生的烧结烟气中会含有大量的金属元素，也就是烟气中会带有大量的粉尘;5)状态不稳定。由于烧结烟气在排放过程中往往具有温度高和排放量大等特点，因此容易引起排放过程中的二次反应，从而进一步增加了二氧化硫等有害气体的排放，也造成了烟气排放过程中的不稳定。

2 烧结烟气脱硫脱硝处理技术的比较分析

2.1 活性炭烟气净化技术

20世纪50年代德国开始研发活性炭吸附工艺，20世纪60年代日本也开始研发。目前，国内外大型钢铁企业在烧结烟气脱硫脱硝中己取得多项工程应用，包括新日铁名古屋制铁所烧结机(1987年8月投运)、浦项钢铁(POSCO)烧结机(2004年投运)等。太钢从日本住友株式会社引进相关技术应用于3号、4号烧结机，于2010年建成活性炭烟气处理设施。其反应原理包括以下几方面：1)烧结机排出的烟气经除尘器除尘后，由主风机排出。烟气中的SO2、H20与O2在排烟温度为120—150℃时，被活性炭吸附富集，然后被催化转化为吸附态的S03，之后和吸附态的H20结合生成吸附态的H2S04。2)当SO2的出口浓度达到排放标准后，将活性焦移动至再生器，在温度达到450℃左右时按照反应式解吸出浓度在20%—25%之间的高浓SO2气体。这种SO2气源可以根据市场需求用作生产硫酸、硫磺、硫钱盐、液态SO2等硫化工原料。3)脱硝反应被称之为选择性催化还原(SCR)反应，在活性焦催化作用下将NO(x包括N0，NO2等)和NH3转化为无害的N2和H20，达到脱除NOx的目的。活性炭吸附工艺的优点是污染物一体化处置效率高，缺点是建设和运行成本高。以太钢450m2烧结机为例，活性炭设施投资为3.4亿元，运行成本为4870万元/年。

2.2 循环流化床脱硫+SCR脱硝工艺

循环流化床工艺主要由吸收剂制备与供应、吸收塔、物料再循环、工艺水、布袋除尘器以及副产物外排等构成。一般采用干态的消石灰粉作为吸收剂，也可采用其他对二氧化硫有吸收反应能力的干粉或浆液作为吸收剂。由锅炉排出的烟气从吸收塔(即流化床)底部进入。吸收塔底部为一个文丘里装置，烟气流经文丘里管后速度加快，与细的吸收剂粉末互相混合，使颗粒之间、气体与颖粒之间产生剧烈摩擦，形成流化床，在喷入均匀水雾、降低烟温的条件下，吸收剂与烟气中的二氧化硫反应生成CaS03和CaS04。脱硫后携带大量固体颗粒的烟气从吸收塔顶部排出，进入再循环除尘器处理后被排放。脱硫后烟气温度为75—80℃，经过GGH换热、加热炉将温度加热至160—300℃，以高炉煤气为热源进行加热，热烟气进入SCR反应器，与加入的脱硝剂在催化剂作用下进行高效脱硝反应，最后洁净烟气经系统引风机排往烟囱。SCR脱硝装置主要由GGH换热器、烟气加热炉、SCR反应器、氨站等组成。在催化剂的作用下，当烟气温度为280—300℃时，利用氨作为还原剂，与烟气中的NOx反应，产生无害的氮气和水。同时，二恶英经过催化剂会裂解成CO2、水及HC1。该工艺的优点为：一是脱硝技术成熟、污染物脱除效率高、适用范围广，可满足最严格的污染物排放标准要求，工程总投资和运行费用适中。二是对于目前己建设脱硫装置的烧结球团企业，为满足新标准对氮氧化物的排放要求，可继续建设脱硝部分，不存在重复建设问题，维护和运行简单。缺点是脱硫、脱硝副产物产生量大，尚无公认的最佳应用途径或资源回收价值，需作为废物进行处理。该工艺目前在宝钢集团梅钢公司、三钢、昆钢等大型钢铁厂得到成功应用。

2.3 高能辐射—化学脱硫脱氮技术

着科学技术的不断进步与发展，烧结烟气脱硫脱硝工艺中逐渐开始应用先进的科学技术，高能辐射—化学脱硫脱氮技术就是一种先进科技。高能辐射—化学脱硫脱氮技术主要利用脉冲电晕的离子对烧结烟气之中的有毒气体、有害气体进行清除。脉冲电晕能够在烧结烟气之中产生很多等离子体，这些等离子体能够裂解烧结烟气之中的有毒气体、有害气体，同时高能辐射—化学脱硫脱氮技术能够通过电除尘器将反应过后的各种微粒收集起来，这样就能彻底清除的目的。高能辐射—化学脱硫脱氮技术对烧结烟气之中有害气体、有毒气体的清除效果非常好，值得推广应用。

结语

受污染物处理技术和经济条件限制，目前我国己实施的烧结烟气处理基本上都以脱硫为主，而对于同时实现烧结脱硫、脱硝、脱二恶英等一体化技术尚处于起步阶段，建成的工程应用案例也不多。烟气联合脱硫脱硝技术是当前大气污染物治理技术发展的方向，也是烟气治理市场急需的工艺路线。目前的技术均存在或多或少的缺点，工业化应用难以选择。针对烧结烟气的处理，应根据自身特点，对各种有成功业绩的工艺技术进行合理消化吸收，在此基础上加快发展适合我国技术和设备，降低投资和运行费。

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