烧结烟气联合脱硫脱硝工艺的比较

烧结烟气联合脱硫脱硝工艺的比较

陈妍

唐山钢铁集团有限责任公司河北唐山 063016

摘要：钢铁行业SO2和NOX的排放主要来自于烧结过程，传统脱硫脱硝技术会造成烟气净化系统复杂和治理成本提高，因此联合脱硫脱硝技术应运而生。鉴于烧结烟气的脱硫脱硝技术是目前国内外脱硫脱硝研究的一大热点,介绍了典型的可用于烧结烟气脱硫脱硝技术以及目前国内外新兴的烟气同时脱硫脱硝技术,并对各种技术的优缺点进行了分析。

关键词：烧结烟气;脱硫脱硝;氨法脱硫

中图分类号：C35 文献标识码： A

前言：钢铁联合企业中烧结生产的特点是物流量大、能耗高、污染严重，所产生的固体废弃物、烟气、噪音等对环境的破坏已引起社会的广泛关注。多年来，我国烧结厂在烟气除尘方面做了大量的工作，成果显著。但是对于烟气中的有害组分，如SO2、NOx、二英等的脱除有些尚处于起步阶段，而有的至今没有采取任何措施而直接排放。分析结果显示，在钢铁冶炼过程中约48%的NOx，及51%～62%的SOx来自铁矿烧结工艺,可见烧结厂已是SO2和NOx的最大产生源[1]。随着钢铁企业的快速发展，烧结矿产量大幅度增加，SO2和NOx排放量随之增大，烧结厂环境保护的压力也随之增加。

一、钢铁行业烧结烟气的概述和特点

钢铁工业是国民经济的重要支柱产业，其SO2和NOX排放量分别占全国总排放量的8.8%及8%，均仅次于电力行业，位居全国第二。钢铁企业中有约80%的SO2和50%的NOX来自铁矿烧结工艺，烧结烟气已成为钢铁企业SO2和NOX的最大产生源。

钢铁行业烧结过程是一个高温燃烧条件下的复杂物理、化学过程，在高温烧结过程中产生含有SO2、NOX、HCl、HF、CO2、CO、二噁英等多种污染物和粉尘的废气。由于烧结工艺及原料成分和配比的不稳定性，致使烟气成分复杂，烟气

流量、温度及污染物浓度大幅度波动，主要有以下几个特点[1]：（1）烟气温度变化大，一般为120~180℃；（2）烟气量波动大，幅度可高达40%以上；（3）SO2浓度变化大，范围在400~5,000mg/Nm3之间；（4）烟气的含湿量大且不稳定，一般为10%~13%；（5）烟气含氧量高，一般为15%~18%；（6）含有多种污染物，除含有SO2、NOX、粉尘外，还含有重金属、二噁英等。

二、联合脱硫脱硝技术介绍

目前对烧结烟气中各种污染物的控制一般采用单独脱除的方法，会造成烟气净化系统复杂和治理成本提高，而系统的复杂化使得相互配合困难，进而造成烟气净化系统整体可靠性的降低。因此，必须针对其自身的特点，进行综合考虑，联合脱硫脱硝技术是一种可有效降低投资、简化系统流程的技术路线。

烟气脱硫脱硝技术可分为两大类：传统脱硫脱硝技术和联合脱硫脱硝技术。传统脱硫脱硝技术是应用传统的脱硫技术（FGD）和选择性催化还原技术（SCR）各自独立工作，分别脱除烟气中的SO2和NOX。联合脱硫脱硝技术是应用一种技术在整个系统内同时脱除SO2和NOX，分为干法联合脱硫脱硝技术和湿法联合脱硫脱硝技术。

（1）传统脱硫脱硝技术

在烧结烟气处理中应用比较广泛的Wet-FGD工艺是石灰石-石膏法或氨-硫酸铵法。SCR是以氨作还原剂、钒钨钛体系为催化剂来消除尾气中NOX的工艺，无法直接应用于烧结烟气中NOX的治理，需对烧结烟气进行加热升温，达到催化剂需要的反应温度。传统脱硫脱硝技术（Wet-FGD+SCR）是利用碱性浆液或溶液脱硫和NH3选择性催化还原脱硝的组合。该工艺的特点是脱硫脱硝效率高，吸收剂利用率高，其缺点是工程庞大，投资和运行费用高，且需要大量的水，并易形成二次污染。

（2）干法联合脱硫脱硝技术

干法联合脱硫脱硝技术主要包括固相吸附再生法、气/固催化法和等离子体法等。

固相吸附再生法的原理是将烟气通过固体吸附剂与烟气中的SO2/NOX反应生成盐类物质，然后在一定条件下通过不同的方法将SO2/NOX脱附出来再进行转化，主要有活性炭/焦（AC）法[2，3]和CuO/Al2O3法[4]。气/固催化法主要有SNRB、SNOX、DESONOX和烟气循环流化床（CFB）联合脱硫脱硝技术四种，主要是在高温（300~500℃）和催化剂存在的情况下，脱硫剂和脱硝剂对SO2和NOX 的联合脱除[5]。等离子体联合脱硫脱硝技术可分为电子束法和脉冲电晕法。主要原理是利用电子束或高压脉冲放电，采用其高能量的特性，使烟气产生高活性OH、O、HO2等物质，利用这些高活性物质脱除SOX、NOX，其主要产物为硫酸、硝酸，该产物可以通过氨中和手段进行回收[6]。

（3）湿法联合脱硫脱硝技术

湿法脱硫工艺可以获得较高的脱硫效率，但是由于NO难溶于水，很难同时获得较高的脱硝率。针对烟气中NO难溶于水从而限制联合脱硫脱硝工艺的问题，通过在液相中加入络合剂或者大量具有强氧化性的添加剂，可有效提高脱硝率。根据液相中发生化学反应的不同，这些方法可以分为碱液吸收法、络合吸收法、还原吸收法[7]和氧化吸收法[8]。

三、烧结烟气联合脱硫脱硝技术适用性的探讨

烧结烟气具有温度（120~180℃）变化大、烟气量变化大及SO2浓度变化大等特点，现对以上联合脱硫脱硝技术的适用性进行探讨。

（1）传统脱硫脱硝技术（Wet-FGD+SCR）：由于现有烧结工序中没有适宜于SCR 脱硝技术的温度区间，需对烧结烟气进行再次加热，耗费大量能源。采用石灰石-石膏法脱硫+SCR脱硝技术系统复杂，投资和运行费用高，适用于已建成石灰石-石膏法脱硫，且排放要求较高的重点地区。

（2）干法联合脱硫脱硝技术：固相吸附再生法存在一次性投资较大、长期运行固相吸附能力下降、吸附剂成本较高[4]等不足；气/固催化法类似于SCR脱硝技术，需要较高的反应温度区间，能耗较大，运行费用较高，且脱硫效率较低；等离子体法存在设备昂贵、系统运行和维护工作量大、能耗大和运行效率不稳定等[6]问题，大规模工程化暂不成熟。

（3）湿法联合脱硫脱硝技术：通过在液相中加入络合剂或强氧化性的添加剂，解决NO难溶于水从而限制联合脱硫脱硝工艺的问题，有效提高脱硝率。结合目前已广泛采用的氨-硫铵法湿法脱硫工艺，更具有实施联合脱硫脱硝技术的条件和市场。氨-硫铵法湿法脱硫工艺具有一定的脱硝能力，脱硝效率一般为

20%~40%，如对NOX进行预处理，脱硝效率可达到50%~70%，可有效利用氨法脱硫的特点，结合新建或已建氨法脱硫装置进行联合脱硫脱硝处理，投资和运行费用较低，有较好的发展前景。

结语：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，也是烟气治理市场亟需的工艺路线。但目前的技术均存在或多或少的缺点，工业化应用难以选择。为适应环保排放标准中大气污染物限值的逐步提高，需要环保工作者加快研发，从实际运用中摸索各种技术的缺点，找到解决办法，开发出适合我国国情的烧结球团烟气联合脱硫脱硝技术，该技术应具备技术成熟、脱硫脱硝效率高、建设和运行费用低、副产物可综合利用等特点。从上述技术对比来看，活性炭干法联合脱硫脱硝技术应用业绩为能力、适应行为能力、从众行为能力、学习行为能力的灰色综合评价，结果显示个体的现实安全行为能力处在合格阶段的有6位，处于不合格阶段的有4位，优秀阶段无，说明煤矿员工个体现实安全行为能力有待进一步提高，且提高空间充足，需要在管理内容和管理手段上采取积极的提升措施，预防人因事故发生。

参考文献：

[1]陈凯华，宋存义，张东辉.烧结烟气联合脱硫脱硝工艺的比较[J].烧结球团，2008，5（33）：29-32.

[2]李兰廷，吴涛，梁大明．活性焦脱硫脱硝脱汞一体化技术[J].煤质技术，2009，3：46-49.

[3]解炜，梁大明，孙仲超．活性焦联合脱硫脱硝技术及其在我国的适用性分析[J]．煤炭加工与综合利用，2010，3：34-37．