王 飛   張 奇   閆小燕   榮 宜

(中冶北方工程技術(shù)有限公司，遼寧 大連 116600)

摘要: 介紹了目前國內(nèi)幾種燒結(jié)球團(tuán)煙氣超低排放技術(shù)，分析了各技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)，提出了技術(shù)選擇的建議。

關(guān)鍵詞: 燒結(jié)球團(tuán)煙氣; 脫硫; 脫硝; 除塵; 超低排放

0 引言

隨著鋼鐵行業(yè)的快速發(fā)展，目前中國已是世界上鋼鐵產(chǎn)量最多的國家，而燒結(jié)球團(tuán)作為鋼鐵生產(chǎn)過程中的工序，大量的煙氣排放，造成了嚴(yán)重的大氣污染。2019 年 4 月，生態(tài)環(huán)保部、國家發(fā)展和改革委員會(huì)、工業(yè)和信息化部、財(cái)政部和交通運(yùn)輸部五部委聯(lián)合印發(fā) 《關(guān)于推進(jìn)實(shí)施鋼鐵行業(yè)超低排放的意見》 ( 環(huán)大氣 〔2019〕35 號(hào)) ， 意見中要求 “燒結(jié)機(jī)機(jī)頭、球團(tuán)焙燒煙氣顆粒物、二氧化硫、氮氧化物排放濃度小時(shí)均值分別不高于 10、35、50 mg /m³ ”，針對(duì)該意見中超低排放的要求，并結(jié)合目前國內(nèi)燒結(jié)球團(tuán)煙氣脫硫脫硝技術(shù)現(xiàn)狀，介紹幾種燒結(jié)球團(tuán)煙氣超低排放技術(shù)工藝路線。

1 燒結(jié)球團(tuán)煙氣超低排放工藝路線

根據(jù)當(dāng)前階段國內(nèi)煙氣凈化技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用 情 況，針對(duì)燒結(jié)球團(tuán)煙氣超低排放可采用的煙氣凈化工藝有: 1 ) 活性焦干法; 2) 半干法脫硫+布袋除塵+中溫 SCR; 3 )濕法脫硫+ 濕式電除塵+中溫 SCR，以上 3種工藝路線均有工程實(shí)際應(yīng)用，可以實(shí)現(xiàn)超低排放。

2 活性焦干法工藝

活性焦干法工藝在脫硫的同時(shí)，能夠?qū)崿F(xiàn)NO_X、重金屬、二噁英類、顆粒物一體化脫除， 是一種多污染物協(xié)同處理的煙氣凈化技術(shù)，已在鋼鐵行業(yè)廣泛應(yīng)用，經(jīng)處理后的燒結(jié)球團(tuán)煙氣可以實(shí)現(xiàn)超低排放的要求。

脫硫是通過活性焦的吸附性能，低溫時(shí)將氣體中 SO_X ( SO₂、SO₃ ) 吸附，在高溫時(shí)，活性焦發(fā)生脫附反應(yīng)，二氧化硫回收利用生產(chǎn)商品濃硫酸，既可實(shí)現(xiàn)硫資源的有效回收利用，又能產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益，降低或抵消一部分脫硫裝置的運(yùn)行費(fèi)用，同時(shí)活性焦恢復(fù)吸附性能，循環(huán)使用。

脫硝包括物理吸附和催化還原兩部分，通過物理吸附可脫除約 15% 的 NO_x ; 活性焦還具有催化活性，向煙氣中噴入氨后，在活性焦的催化作用下，氨與 NO_x ( NO、NO₂ ) 發(fā)生選擇性催化還原反應(yīng)生成氮?dú)夂退Y(jié)球團(tuán)煙氣溫度即可滿足催化反應(yīng)溫度要求，不需要對(duì)煙氣進(jìn)行升溫，節(jié)省能耗。

活性焦干法工藝流程見圖 1。

活性焦干法工藝可實(shí)現(xiàn) SO₂、NO_x、顆粒物、二噁英、重金屬等污染物一體化脫除，并將 SO₂ 轉(zhuǎn)化為副產(chǎn)物硫酸等化工原料外銷。但該工藝的系統(tǒng)復(fù)雜、運(yùn)行操作要求高、工程投資較高，由于活性焦的消耗量較大，運(yùn)行成本主要取決于活性焦的品質(zhì)和市場價(jià)格。

半干法脫硫 + 布袋除塵 + 中溫 SCR脫硝工藝半干法脫硫 + 布袋除塵 + 中溫 SCR脫硝工藝是一種組合工藝，其中半干法脫硫工藝比較典型的是旋轉(zhuǎn)噴霧法 ( SDA 工藝) 和循環(huán)流化床法 ( CFB 工藝) ，脫硝為中溫 SCR ( 選擇性催化還原法) ，脫硝反應(yīng)溫度區(qū)間為 280 ～ 290 ℃。

該組合工藝近年來在鋼鐵行業(yè)得到越來越多的應(yīng)用，經(jīng)處理后的燒結(jié)球團(tuán)煙氣可以實(shí)現(xiàn)超低排放的要求。

半干法脫硫工藝是將氫氧化鈣漿液噴入脫硫塔內(nèi)，脫硫劑蒸發(fā)干燥的同時(shí)，與煙氣中的SO₂ 發(fā)生反應(yīng)生成亞硫酸鈣為主的脫硫灰，脫硫灰隨氣流進(jìn)入袋式除塵器，回收的顆粒物經(jīng)過循環(huán)利用后外排。SCR脫硝主要是在一定溫度和催化劑存在的情況下，向煙氣中通入還原劑NH₃，將煙氣中的 NO_x 還原為無害的氮?dú)?( N₂ ) 和水 ( H₂O) ，同時(shí)將煙氣中的二噁英轉(zhuǎn)化為CO₂、H₂O、HCl，它是目前國內(nèi)外應(yīng)用最為成熟的煙氣脫硝工藝，脫硝效率最高，應(yīng)用廣泛。

半干法脫硫 + 布袋除塵 + 中溫 SCR 脫硝工藝流程見圖 2。

該組合工藝運(yùn)行穩(wěn)定、設(shè)備無需防腐處理、工程投資適中，尤其適用于已配套半干法脫硫的項(xiàng)目，僅需要新建脫硝部分。但該組合工藝脫硝部分需要二次升溫，消耗大量的燃?xì)猓艺麄€(gè)系統(tǒng)的阻力較活性焦工藝偏大，使得系統(tǒng)運(yùn)行的能耗較高，此外脫硫副產(chǎn)物為脫硫灰， 無法再利用時(shí)，只能堆置處理，易造成二次污染。

4 濕法脫硫 + 濕式電除塵 + 中溫 SCR脫硝工藝

濕法脫硫 + 濕式電除塵 + 中溫 SCR 脫硝工藝也是一種組合工藝，其中濕法脫硫應(yīng)用最多的是石灰石/石灰 － 石膏法，是國內(nèi)應(yīng)用最早、 技術(shù)最成熟、應(yīng)用最為廣泛的脫硫工藝，由于濕法脫硫后煙氣中含水率較高，需配濕式電除塵器進(jìn)行除塵，脫硫除塵后的燒結(jié)球團(tuán)煙氣再進(jìn)行脫硝，脫硝為中溫 SCR ( 選擇性催化還原法) ，脫硝反應(yīng)溫度區(qū)間為 280 ～ 290 ℃。濕法脫硫工藝脫硫效率高，適合于處理 SO₂ 濃度較高 ( SO₂ 濃度≥5 000 mg /Nm³ ) 的煙氣，該組合工藝在煙氣 SO₂ 濃度較高的燒結(jié)球團(tuán)項(xiàng)目中有較多的應(yīng)用，經(jīng)處理后的燒結(jié)球團(tuán)煙氣可以實(shí)現(xiàn)超低排放的要求。

濕法脫硫 + 濕式電除塵 + 中溫 SCR 脫硝工藝流程見圖 3。

該組合工藝運(yùn)行穩(wěn)定、脫硫脫硝效率高，但系統(tǒng)較復(fù)雜、設(shè)備發(fā)生腐蝕風(fēng)險(xiǎn)高，需要考慮消白的問題，且會(huì)產(chǎn)生大量的脫硫副產(chǎn)物石膏和廢水，石膏雜質(zhì)較多，品質(zhì)較低，不易利用，易造成二次污染。此外，該工藝系統(tǒng)阻力也偏大，脫硝部分也需要二次升溫，電耗、煤氣消耗和水耗高。

5 3 種超低排放工藝對(duì)比分析

以上 3 種燒結(jié)球團(tuán)煙氣超低排放工藝對(duì)比分析見表 1。

6  結(jié)語

目前國內(nèi)已有很多燒結(jié)球團(tuán)煙氣超低排放工藝得到應(yīng)用，但都存在一定的缺點(diǎn)，需要繼續(xù)進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)和研發(fā)。針對(duì)上述 3 種燒結(jié)球團(tuán)煙氣超低排放工藝對(duì)比情況，若考慮副產(chǎn)物的處置，項(xiàng)目周邊無可靠的可消納脫硫灰或石膏的建材等企業(yè)，推薦采用活性焦干法工藝; 若考慮工程投資省、運(yùn)行維護(hù)方便，推薦采用半干法脫硫+布袋除塵+中溫SCR 脫硝工藝; 若燒結(jié)球團(tuán)煙氣 SO₂ 濃度較高 ( SO₂ 濃度≥5 000 mg /Nm³ ) ，推薦采用濕法脫硫 + 濕式電除塵+中溫 SCR 脫硝工藝。