莱烧结烟气脱硫脱硝工艺的比较

1、莱烧结烟气脱硫脱硝工艺的比较摘要：烧结机头是钢铁行业SO2和NOx主要排放源。随着环境保护的压力不断 加大，烧结烟气脱硫脱硝工艺的选择就显得尤为重要。本文主要介绍了目前国内 外主流的烧结烟气脱硫脱硝工艺，并对各种工艺的优缺点进行比较分析。钢铁生产在国民经济中具有重要作用，同时污染也较为严重。为了降低钢铁 行业的污染物排放水平，生态环境部等五部门于2019年4月联合发布了关 于推进实施钢铁行业超低排放的意见（环大气201935号），在全国范围内推 动钢铁行业超低排放改造。钢铁行业是SO2和NOx的排放大户，而烧结机头烟 气是SO2和NOx的主要排放源。钢铁行业的超低排放要求烧结烟气SO2和NOx 的排放质量浓度小时均值不高于35 mg/m3和50 mg/m3。因此，钢铁企业烧结 烟气为满足达标排放的要求，必须采取脱硫脱硝措施。1我国烧结烟气脱硫脱硝现状目前，我国烧结烟气采取脱硫措施较为普遍，大部分烧结机均采取了脱硫措 施。已投运的烧结烟气脱硫方法主要有干法脱硫（活性焦吸附）、半干法脱硫以 及湿法脱硫。湿法脱硫按照脱硫剂的不同，又可以分为石灰石石膏法、氧化镁法、 氨法等1。根据原环保部统计

2、的结果，主要以湿法为主，约占87%。相比脱硫， 国内烧结机头烟气脱硝起步较晚。脱硝主要采取的方法为活性焦吸附法和选择性 催化还原法（SCR）。太钢450 m2烧结机活性焦脱硫脱硝为国内首套采用活性焦 脱硫脱硝的装置。SCR脱硝在电厂烟气脱硝应用广泛，而在烧结机头烟气脱硝应 用较少，属于起步阶段。据报道，国内首套烧结烟气SCR脱硝装置于2018年11 月在唐山瑞丰钢铁成功投运。目前，有部分钢铁企业在烧结烟气环保改造中采用 SCR 脱硝工艺。2烧结烟气主要的脱硫脱硝工艺目前，烧结烟气治理的工艺主要有活性焦脱硫脱硝工艺、半干法脱硫+SCR脱 硝工艺、湿法脱硫+ SCR脱硝工艺。脱硫脱硝方法的比较主要应根据项目特点、 占地面积、烟气条件、处理成本等各方面综合考虑，选取合适的处理工艺2,3。2.1活性焦一体化脱硫脱硝工艺活性焦吸附法脱硫的原理是利用活性焦的吸附性能，低温时将烟气中的SO2 进行吸附，吸附饱和后的活性焦由物料输送系统送至解吸系统，在高温加热的条 件下降吸附的SO2解吸出来，解吸出来的SO2送往副产品回收装置生产浓硫酸 (98%)；再生后的活性焦经冷却筛分后送回吸收塔循环使用。活性焦

3、脱硝的原理是由于活性焦具有催化活性，在一定的温度条件下，向烟 气中喷入氨水，氨和NOx在活性焦的催化作用下发生选择性催化还原反应，生成 氮气和水。该方法的工艺过程：烟气首先进入含有活性焦模块的移动床吸收塔，进行脱 硫和脱硝。吸收塔一般分为脱硫和脱硝两部分，一般第一部分脱硫，第二部分脱 硝。吸附饱和后的活性焦模块通过热解吸回收得到的二氧化硫用于制取硫酸。在 整个过程中，进口处的二氧化硫浓度越低，脱硝效率就越高；进口处二氧化硫浓 度增加，氨的消耗量就越大，所以现有的活性焦吸附法工艺一般设置二级吸收塔， 分别进行脱硫和脱硝。目前在太原钢铁集团450 m2烧结机、日照钢铁公司600 m2烧结机均已得到应用4。通过实际的运行监测，该工艺运行稳定，脱硝效率 在80%以上。活性焦脱硫脱硝工艺一般含有烟气收集、喷氨、污染物吸附、活性 焦再生、活性焦循环和输送、硫酸制备等几个主要生产系统。2.2循环流化床半干法脱硫+SCR脱硝组合工艺循环流化床烟气脱硫净化技术工艺流程：含SO2的废气进行反应器，反应器 内布置脱硫剂，烟气中的SO2与脱硫剂发生反应，由于烟气的反应器中流速较 快，反应器中形成湍流状态，使得

4、烟气和脱硫剂之间的接触面积很大，反应完全， SO2被吸收。在反应塔中完成化学反应后，水分被蒸发，烟气中夹杂大量脱硫固 废，一般在最后利用布袋除尘器将气固分离。由于反应器中保持适当的温度，并 在物料紊流作用下，因此反应器中表面可保持洁净，无沉积物。循环流化床脱硫工艺一般含有脱硫剂制备、进料、烟气净化等几个主要生产 系统。烟气脱硫后的温度为 80 C左右，经过GGH换热，将烟气温度升高至 160300C，进入SCR反应器进行脱硝。SCR法是在300 C左右、含氧气氛下， 以NH3作还原剂、V2O5-TiO2-WO3体系为催化剂来消除尾气中NOx。主要化学反 应为：4NH3+4NO+O24N2+6H2O( 1)6NO2+8NH3一7N2+12H2O (2)烟气中的NOx主要由NO和NO2组成，其中NO约占NOx总量的95%，NO2 占NOx总量的5%，式（1）是脱硝的主要反应方程式，且脱硝反应中需要O2 参与反应。2.3湿法脱硫+SCR脱硝组合工艺湿法脱硫是目前烧结烟气应用最广泛的工艺，按照脱硫介质的不同，分为氧 化镁法、石灰石-石膏法、氨法等。其工艺类似，只是脱硫剂不同。下面以最常 见的石

5、灰石-石膏法为例，介绍湿法脱硫工艺原理。石灰石-石膏法以石灰石作为 脱硫吸收剂，石灰石首先经过破碎粉磨系统形成粉状后，与水搅拌混合形成吸收 浆液。在吸收塔中，烟气中底部进入，顶部喷石灰石浆液，烟气中的SO2与碳 酸钙发生反应，并被鼓入的空气氧化，最终生成反应物石膏。吸收塔一般分层设 置，目前常采用三层喷淋，以提高脱硫效率。石灰石-石膏法脱硫工艺一般含烟 气收集、石灰石浆液制备、吸收、石膏处理等几个主要生产系统。湿法脱硫SCR 脱硝组合工艺中脱硝原理与前述SCR脱硝原理一致，这里不再赘述。3各种脱硫脱硝工艺优缺点比较3.1活性焦一体化脱硫脱硝工艺1）该工艺脱硫效率高，同时具有除尘效果，由于不加入其他辅助原料，因此 无其他废水、废渣的产生，不造成二次污染。2）由于活性焦良好的吸附性能，可协同处置氟化物、二嗯英等其他污染物。 利用活性焦的过滤集尘功能和吸附性能，使烟气中附着于烟尘上的二嗯英、氟化 物以及其他污染物质在吸附塔内被活性焦的过滤集尘功能捕集，而气态的二嗯英 等污染物被吸附。由于活性焦在解吸过程中需要被加热到400 C以上，二嗯英 在苯环间的氧基在活性焦催化作用下被裂解，使得烟气中的

6、二嗯英被去除。3）烧结生产过程中由于工况不同、原料的不同会导致烟气量、温度以及SO2 体积分数波动较大，而活性焦脱硫脱硝工艺对烟气的变化具有较强的适应性。4）资源回收。活性焦通过再生系统，可将吸附的SO2析出，送制酸系统制成 浓硫酸，实现资源的回收利用。5）该工艺对烧结生产系统影响较小，且脱硝反应温度在130 C左右，因此 不需要对烧结烟气进行加热。烧结烟气中含有大量SO2等酸性气体，对设备的 腐蚀要求较高，活性焦吸附系统抗腐蚀能力较强，因此系统运行稳定。6）活性焦脱硫脱硝系统一次性投资较高，且由于需要不断补充活性焦，运行 成本较高。3.2循环流化床半干法脱硫+SCR脱硝组合工艺循环流化床半干法脱硫+SCR脱硝组合工艺具有以下特点：1）烟气循环流化床法脱硫效率高，对含SO2体积分数较高的烟气也有很好 的脱硫效果。2）采用石灰为脱硫剂，分布广泛，且脱硫剂消耗量小。3）一次性投资成本较低，且运行费用较低。4）SCR法在运行一段时间后，催化剂需要更换，更换的废催化剂为危险固废， 应加强管理。3.3湿法脱硫+SCR脱硝组合工艺湿法脱硫+SCR脱硝组合工艺具有以下特点：1）湿法脱硫应用广泛，工艺成熟。2）一次性投资成本较低，且运行费用较低。3）若采用石灰石-石膏法，后续石膏产生量较大，会带来后续石膏综合利用 问题。4）湿法脱硫后的烟气会再烟囱口形成雾状水汽，称为白色烟羽，携带有SO2、 SO3、CaSO4、Cl-等污染物，目前已经有许多地区要求湿法脱硫后的烟气采取“消 白”措施，需要增加建设成本和运行成本，并增加能耗。5）湿法脱硫运行过程中对设备的腐蚀较大，建设过程中应做好脱硫塔的防腐， 运行过程中应加强检修，保证系统稳定运行。4结论1）目前我国的烧结烟气治理以脱硫为主，技术成熟。而脱硝处于起步和推广 阶段，随着国家对钢铁行业的超低排放要求的实施，烧结烟气脱硝将得以迅速发 展。2）钢铁企业应根据自身条件及所在地区的环保要求，选择合适的烟气治理工 艺。如新建烧结机，可采用活性焦一体化脱硫脱硝工艺或湿法/半干法脱硫+SCR 脱硝工艺。如在现有脱硫系统的基础上进行环保提标改造，可优化现有的脱硫系 统，增加SCR脱硝工艺系统。3）采用半干法/湿法脱硫脱硝工艺会产生大量的脱硫副产物，并产生危险废 物废催化剂，应采取合理的综合利用途径或处置措施，避免造成二次污染。

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