李强--太钢炼铁厂烧结烟气脱硫脱硝技术2012.7

实测值 7.5
98 101 50
判定 合格
合格 合格 合格
烟囱入口浓度
脱硫率 烟囱入口浓度 脱硝率
≦41
≧95 ≦213 ≧33
NOx（脱销）
粉尘
PCDD/F NH3 Slip 回收硫酸
烟囱入口浓度
烟囱入口浓度 烟囱入口浓度 纯度 等级
mg/m3N-dry
ng-TEQ/m3N-dry ppm-dry ％
入口氮氧化物浓度平均62mg/Nm3。
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7、脱硫效率
脱硫率 % 120.0 100.0 80.0 60.0 40.0 20.0 0.0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
脱硫效率平均96%
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8、脱硝效率
脱硝率 % 120.0 100.0 80.0 60.0 40.0 20.0 0.0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
三烧 硫酸产量(T)
2）、硫酸产量
从2010年9月到2012年6月产酸13001吨，平均每月590吨。
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3）、液氨用量
300 250 200 150 100 50 0 三烧 液氨用量(T)
20 10 年 20 11 10 月 年 20 12月 11 年 20 1月 11 年 20 2月 11 年 20 3月 11 年 20 4月 11 年 20 5月 11 年 20 6月 11 年 20 7月 11 年 20 8月 11 20 年9 11 月 年 20 10 11 月 年 20 11 11 月 年 20 12月 12 年 20 1月 12 年 20 2月 12 年 20 3月 12 年 20 4月 12 年 20 5月 12 年 6月
SO2 → SO2*
10
②、化学吸附 A、SO2* + 1/2O2* → SO3* SO3* + nH2O* → H2SO4*(n-1)H2O
＊：为活性炭细孔内的吸附状态。
ｎ：根据废气中的水分，SO2浓度，废气温度的不同有所变化，但在通常的温 度下（100～150℃）可认为是2。 B、为促进脱硝反应以及维持活性炭的活性，需要进行加氨，如以下的化学反 应。是否作为NH4HSO4*或(NH4)2SO4*被吸附，由NH3与SO2的浓度比所决定。 H2SO4* + NH3 → NH4HSO4* NH4HSO4 *+ NH3 → (NH4)2SO4*
≦20
≦0.2 ≦39.5 ≧98 一等品
17.1
0.15 0.2 一等品
合格
合格 合格 合格
25
10、运行维护费用
活性炭粉作为燃料高炉喷煤使用，硫酸在太钢的型材厂、量
三烧区域 活性炭加入(T) 350 300 250 200 150 100 50 0 三烧区域 活性炭粉尘(T)
20 12
年
6月
800 700 600 500 400 300 200 100 0
2010年9月 2010年10月 2010年11月 2010年12月 2011年1月 2011年2月 2011年3月 2011年4月 2011年5月 2011年6月 2011年7月 2011年8月 2011年9月 2011年10月 2011年11月 2011年12月 2012年1月 2012年2月 2012年3月 2012年4月 2012年5月 2012年6月
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四、活性炭脱硫脱硝实际运行效果 450m2烧结脱硫运行（2012年上半运行数据）： 1、脱硫吸附塔入口温度：
吸附塔入口温度 ℃ 150.0 100.0 50.0 0.0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
温度平均：126.2℃ ，控制在 120到 130℃。图中波动为烧结机检修停机 所致。
热风炉
烟尘回收
8
2、处理技术的原理 1）、除尘 活性炭的除尘原理与普通的过滤除尘相同，通过冲撞， 遮挡以及扩散捕捉效果进行除尘。通常直径1μm以上的粒 子可通过冲撞效果进行捕捉。而不到1μm的粒子要通过遮 挡和扩散捕捉效果进行捕捉。
9
2）、脱硫 硫化物的大部分是二氧化硫（SO2），通过物理吸附以及化学吸附 两种吸附方式进行。 首先，在范德瓦尔斯力以及化学亲和力的作用下，SO2由气相移动 至活性炭粒子表面后被捕捉（物理吸附）。然后，在活性炭细孔内被 氧化为SO3同时与一同吸附的H2O产生反应，作为H2SO4被捕捉（化学吸 附）。 ①、物理吸附
6
脱硫脱硝使用 的活性炭外观如
图，平均直径为
9mm，长度为
10～15mm的圆
柱状活性炭。
7
脱硫脱硝工艺流程图
吸附反应工艺
活性炭
分离/再生工艺
烧结废气
处理气体 烟囱 NH3
吸附塔
活性炭
副产品回收工艺
升压风机 SO2浓缩气体
副产品回收装置
清洁气体
分离塔
活性炭
筛分机
暃惗昳 硫酸 硫酸 石膏
副产品
COG
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5）、其他有害物质的除去 除上述物质以外，烧结废气含有少量的HCl(氯化氢)，
氟化氢（HF），SO3 (三氧化硫)等酸性气体。这些酸性气
体也通过吸附进行除去。而且，Hg（水银）这样的挥发性 重金属也被高效率地吸附除去。
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三、脱硫脱硝装置的设计条件
1、脱硫烟气成份如下表一（太钢450烧结）
项目 废气流量 废气压力 废气温度 煤烟 O2 CO2 CO N2 H2O SO2 SO3 NOx HCｌ HF PCDD/F Hg 单位 m3N-wet/h Pa ℃ mg/m3N-dry %-dry %-dry %-dry %-dry % mg/m3N-dry mg/m3N-dry mg/m3N-dry mg/m3N-dry mg/m3N-dry ng-TEQ/m3N-dry μg/m3N-dry 209 317 553 13 815 14.1 5* 138 100 14.4 6* 0.6 Balance 12 639 微量 260 40* 2.5* 1.5* 微量 FGD入口废气条件 最小值 最大值 1,444,000 平均值 1,369,000 500 135 90 14.3 设计值 1,444,000 500 138 100 14.4 6* 0.6 Balance 12 815 微量 317 40* 2.5* 1.5* 微量 备注 BUF Inlet BUF Outlet BUF Inlet
8月
10 月
12 月
2月
4月
6月
8月
10 月
12 月
2月
4月
年
年
年
年
年
年
年
年
年
年
20 10
20 11
20 11
20 11
20 11
年
20 12
20 12
20 10
20 10
20 11
活性炭从2010年8月到2012年6月消耗5271吨，平均每月230吨，产生的 粉尘为5688吨，月均247吨。
26
20 11
17
2、脱硫入口烟气量：
吸附塔入口 烟气量 km3/h 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0 0 1000 2000 3000 4000
入口烟气量平均：1670km3/h，范围大约在 1,400 到 2,500 km3N/。
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3、入口硫的浓度
吸附塔入口 SO2 ppm 1500.0 1000.0 500.0 0.0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
入口硫的浓度平均470mg/Nm3,图中波动高点为矿粉中硫高的原因。
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4、出口硫浓
吸附塔出口 SO2 ppm 60.0 40.0 20.0 0.0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
出口硫浓平均16mg/Nm3,图中波动高点为烧结机开停机的原因。
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N2。该反应为活性炭特有的脱硝反应，称为Non-SCR反应。
NO + C…Red → N2
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4） 脱除PCDD/F（二噁英） 作为毒性对象的PCDD/F，包括7种PCDDs（Polychlorodibenzo pdioxins）与10种PCDFs(Polychlorodibenzo furans)，共计17种。在
3
450m2烧结脱硫脱硝于2010年8月31日投入运行，至今运行平稳。
本文首先就使用活性炭脱硫脱硝技术进行说明，然后对450m2烧
结机干式脱硫脱硝装置原理说明、性能数据及物料消耗进行分析。
附图：脱硫脱硝装置全景图
4
450m2烧结脱硫脱硝装置全景图
5
二、烧结活性炭脱硫脱硝技术
1、工艺概要 活性炭干法脱硫脱硝系统共分为七个子系统，包括 除尘系统，卸灰系统，吸附、解析及活性炭运输系统， 活性炭补给系统，热循环及富SO2输送系统、烟气系统 以及注氨系统。 烧结废气中的有害杂质，通过吸附塔吸附，可去除 粉尘、重金属、 SO2、 NOX；解析塔可去除二噁英 、并 将富集SO2输送到制酸系统，生产98%浓硫酸 。
5、入口氮氧化物
吸附塔入口 NOX ppm 200.0 150.0 100.0 50.0 0.0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
入口氮氧化物浓度平均102mg/Nm3。
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6、出口氮氧化物
吸附塔出口 NOX ppm 80.0 60.0 40.0 20.0 0.0 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000
脱硝效率平均：39.9%，
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9、保证性能与实测值如下表所示
各性能指标为投运4个月后（2011年1月）经市环保局检测的结果。所有项 目均超过保证性能。 另外，生产的硫酸达到了工业硫酸一等品质，在太钢轧钢系统进行了有效 利用。
保证项目
SO2（脱硫）
保证值 mg/m3N-dry
% mg/m3N-dry %
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2、硫酸设备 由中国瑞林公司进行设计，设备由太钢负责采购。
通常时期（春季，夏季以及秋季）的产品硫酸纯度为98%。但是，在冬季
由于融点的原因制造硫酸纯度为93%。 3、保证性能
在任何工况情况下排出净烟气：
含SO2浓度不大于41 mg/Nm3 脱硝效率达33%以上 粉尘排放浓度不大于20 mg/Nm3 二恶暎排放指标不大于0.2ng/Nm3 通过制酸系统制备98%的浓硫酸，450脱硫后制酸0.88万吨。
成严重污染。为改善环境质量，严格控制工业污染，太钢450 m2烧结机配套脱 硫脱硝装置。
脱硫脱硝装置采用日本住友重机械工业株式会社的活性炭移动层方式的 干式脱硫脱硝装置，吸附塔的详细设计以及吸附塔的移动单元、解析塔制造 由住友重机械负责，太钢进行土建、电气、设备、工艺、自动化编程、能源 介质、总图布置、建设与安装等整套工程集成。 制酸由中国瑞林工程技术有限公司设计，氨站由广州天赐三和环保工程 有限公司设计，施工由山西钢铁建设有限公司完成。 采用活性炭吸附工艺：脱硫、脱硝、脱二噁英、脱重金属、除尘五位一 体，其副产品制备浓硫酸，在国内烧结行业为首例。
太钢炼铁厂烧结烟气脱硫脱硝
技术及应用
2012年6月
1
目
一、概 述
录
二、烧结活性炭脱硫脱硝技术 三、脱硫脱硝装置的设计条件 四、活性炭脱硫脱硝实际运行效果 五、结束语
2
一、概 述
太钢炼铁厂烧结在物料焙烧时产生大量的废气（SO2、NOx、烟尘等）， 450m2烧结机，SO2年排放总量为6821吨，NOX年排放总量为2774吨，对环境造
11
3）、脱硝 活性炭的脱硝反应包括与SCR脱硝同样的触媒反应和活性炭特有的还原反应。与 SCR相比，因为能够在低温即烧结废气的温度领域进行脱硝处理，所以没有必要像 SCR一样加热废气，也不需要COG等加热源。这可以降低运行成本。活性炭的脱硝反
应如下所示。
①、SCR反应 活性炭有通常的Ti-V系金属触媒同样的作用，如下式所示NO被还原为N2。 NO + NH3 + 1/4O2 → N2 + 3/2H2O ②、Non-SCR反应 如上关于脱硫的说明，提供的NH3与被活性炭吸附的SO2反应，生成酸性硫氨或者 硫氨，称之为碱性化合物或者还原性物质，表示为下式的C…Red。活性炭在再生后， 在含有该碱性化合物的状态下循环至吸附反应塔，与废气中的NO直接反应还原生成
常温下均为固体，但在活性炭吸附层的温度范围（100～150℃），由
于各种浓度及蒸气压作用，作为固体状，雾状，或者气状存在。其中， 固体状与雾状的PCDD/F为附着或者吸附在废气中灰尘粒子表面的状态，
称之为灰尘状PCDD/F。因此，灰尘状PCDD/F通过活性炭移动层的过滤
集尘功能被除去，气状PCDD/F通过吸附被除去。 太钢着眼于未来，烧结在脱硫脱硝的同时，也可同时去除PCDD/F。