| 燒結煙氣脫硫脫硝處理技術的比較分析 |
| 來源：中國節能產業網 時間：2018/9/19 22:51:48 用手機瀏覽 |
摘要：我國燒結煙氣脫硫早在2004年由廣州鋼鐵廠在24m2燒結廠初步實施，于2007年全面實施。據環保部統計數據，至2014年，全國燒結機脫硫設施共有526臺，已有脫硫設施的燒結機面積達8.7萬m2，占燒結機面積的63%。從公布的清單分析，干法、半干法占17%，濕法占87%。除部分己建的干法(活性炭法)燒結脫硫脫硝一體化處理設施外，燒結機煙氣脫硫脫硝的實例較少。本文重點研究燒結煙氣脫硫脫硝處理技術的比較分析，希望能為相關人員提供理論參考依據。
關鍵詞：燒結煙氣;脫硫脫硝處理技術;比較分析
1 燒結煙氣的產生和特點
燒結過程是以高溫燃燒作為化學條件的一種復雜的物理化學過程。在該過程中，首先是通過空氣和混合料產生的燃燒反應，將燃燒釋放的熱量用于燒結過程所需要的能量，而燃燒過程產生的煙氣作為廢氣排放出去。燒結的原理是通過固體顆粒之間的化學鍵的連接，促使晶體逐漸長大，從而有效減少了晶體之間的間隙，增加顆粒之間的密度，最后形成致密的多晶燒結體。該反應中產生的氣體就是燒結煙氣，該氣體對空氣會造成嚴重的污染。
燒結煙氣主要有以下特點：1)溫度高。由于整個燒結過程是在高溫的條件下進行的，因此排放的燒結煙氣溫度會很高。一般來說，經過燒結反應后的煙氣溫度在120℃～180℃之間;2)排放量大。由于礦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，因此在燃燒過程中會產生大量的二氧化硫等氣體。雖然隨著工藝的逐漸完成，煙氣中的二氧化硫會逐漸減少，但總體排放量還是很大的;3)含濕量大。在進行燒結之前，一般需要對燃燒材料進行加水處理，以提高材料的透氣性能。因此在燒結過程中，產生的煙氣會帶有大量的水分，含濕量較大。一般燒結煙氣中的含濕量在15%左右;4)粉塵濃度高。由于參加反應的主體材料是礦物質，其主要成分是鐵和鐵的化合物，也有一部分的其他重金屬元素。因此在燃燒過程中，產生的燒結煙氣中會含有大量的金屬元素，也就是煙氣中會帶有大量的粉塵;5)狀態不穩定。由于燒結煙氣在排放過程中往往具有溫度高和排放量大等特點，因此容易引起排放過程中的二次反應，從而進一步增加了二氧化硫等有害氣體的排放，也造成了煙氣排放過程中的不穩定。
2 燒結煙氣脫硫脫硝處理技術的比較分析
2.1 活性炭煙氣凈化技術
20世紀50年代德國開始研發活性炭吸附工藝，20世紀60年代日本也開始研發。目前，國內外大型鋼鐵企業在燒結煙氣脫硫脫硝中己取得多項工程應用，包括新日鐵名古屋制鐵所燒結機(1987年8月投運)、浦項鋼鐵(POSCO)燒結機(2004年投運)等。太鋼從日本住友株式會社引進相關技術應用于3號、4號燒結機，于2010年建成活性炭煙氣處理設施。其反應原理包括以下幾方面：1)燒結機排出的煙氣經除塵器除塵后，由主風機排出。煙氣中的SO2、H20與O2在排煙溫度為120—150℃時，被活性炭吸附富集，然后被催化轉化為吸附態的S03，之后和吸附態的H20結合生成吸附態的H2S04。2)當SO2的出口濃度達到排放標準后，將活性焦移動至再生器，在溫度達到450℃左右時按照反應式解吸出濃度在20%—25%之間的高濃SO2氣體。這種SO2氣源可以根據市場需求用作生產硫酸、硫磺、硫錢鹽、液態SO2等硫化工原料。3)脫硝反應被稱之為選擇性催化還原(SCR)反應，在活性焦催化作用下將NO(x包括N0，NO2等)和NH3轉化為無害的N2和H20，達到脫除NOx的目的�；钚蕴课焦に嚨膬烖c是污染物一體化處置效率高，缺點是建設和運行成本高。以太鋼450m2燒結機為例，活性炭設施投資為3.4億元，運行成本為4870萬元/年。
2.2 循環流化床脫硫+SCR脫硝工藝
循環流化床工藝主要由吸收劑制備與供應、吸收塔、物料再循環、工藝水、布袋除塵器以及副產物外排等構成。一般采用干態的消石灰粉作為吸收劑，也可采用其他對二氧化硫有吸收反應能力的干粉或漿液作為吸收劑。由鍋爐排出的煙氣從吸收塔(即流化床)底部進入。吸收塔底部為一個文丘里裝置，煙氣流經文丘里管后速度加快，與細的吸收劑粉末互相混合，使顆粒之間、氣體與穎粒之間產生劇烈摩擦，形成流化床，在噴入均勻水霧、降低煙溫的條件下，吸收劑與煙氣中的二氧化硫反應生成CaS03和CaS04。脫硫后攜帶大量固體顆粒的煙氣從吸收塔頂部排出，進入再循環除塵器處理后被排放。脫硫后煙氣溫度為75—80℃，經過GGH換熱、加熱爐將溫度加熱至160—300℃，以高爐煤氣為熱源進行加熱，熱煙氣進入SCR反應器，與加入的脫硝劑在催化劑作用下進行高效脫硝反應，最后潔凈煙氣經系統引風機排往煙囪。SCR脫硝裝置主要由GGH換熱器、煙氣加熱爐、SCR反應器、氨站等組成。在催化劑的作用下，當煙氣溫度為280—300℃時，利用氨作為還原劑，與煙氣中的NOx反應，產生無害的氮氣和水。同時，二惡英經過催化劑會裂解成CO2、水及HC1。該工藝的優點為：一是脫硝技術成熟、污染物脫除效率高、適用范圍廣，可滿足最嚴格的污染物排放標準要求，工程總投資和運行費用適中。二是對于目前己建設脫硫裝置的燒結球團企業，為滿足新標準對氮氧化物的排放要求，可繼續建設脫硝部分，不存在重復建設問題，維護和運行簡單。缺點是脫硫、脫硝副產物產生量大，尚無公認的最佳應用途徑或資源回收價值，需作為廢物進行處理。該工藝目前在寶鋼集團梅鋼公司、三鋼、昆鋼等大型鋼鐵廠得到成功應用。
2.3 高能輻射—化學脫硫脫氮技術
著科學技術的不斷進步與發展，燒結煙氣脫硫脫硝工藝中逐漸開始應用先進的科學技術，高能輻射—化學脫硫脫氮技術就是一種先進科技。高能輻射—化學脫硫脫氮技術主要利用脈沖電暈的離子對燒結煙氣之中的有毒氣體、有害氣體進行清除。脈沖電暈能夠在燒結煙氣之中產生很多等離子體，這些等離子體能夠裂解燒結煙氣之中的有毒氣體、有害氣體，同時高能輻射—化學脫硫脫氮技術能夠通過電除塵器將反應過后的各種微粒收集起來，這樣就能徹底清除的目的。高能輻射—化學脫硫脫氮技術對燒結煙氣之中有害氣體、有毒氣體的清除效果非常好，值得推廣應用。
結語
受污染物處理技術和經濟條件限制，目前我國己實施的燒結煙氣處理基本上都以脫硫為主，而對于同時實現燒結脫硫、脫硝、脫二惡英等一體化技術尚處于起步階段，建成的工程應用案例也不多。煙氣聯合脫硫脫硝技術是當前大氣污染物治理技術發展的方向，也是煙氣治理市場急需的工藝路線。目前的技術均存在或多或少的缺點，工業化應用難以選擇。針對燒結煙氣的處理，應根據自身特點，對各種有成功業績的工藝技術進行合理消化吸收，在此基礎上加快發展適合我國技術和設備，降低投資和運行費。
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