超低排放条件下的烧结烟气脱硫脱硝技术探讨

樊 响，邓志鹏

（北京中冶设备研究设计总院有限公司，北京100029）

作为国民经济重要支柱产业的钢铁工业，其污染物排放量大，污染物种类多。其中钢铁冶炼过程产生的主要污染物来自于烧结过程，烧结烟气污染物种类繁多，包括SO2、NOx、粉尘、HCL、HF、二噁英等。有数据统计钢铁生产总排放量中（体积分数）60%的SO2、50%的NOx和90%的二噁英来自烧结烟气，烧结烟气的治理极为关键，近年国家环保部门发布了《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》征求意见稿，其中对于将烧结机和球团焙烧设备特别排放限值的SO2限值调整到50 mg/m3，NOx的限值调整到100 mg/m3，粉尘限值调整到20 mg/m3，因此多数企业烧结烟气污染物均出现超标的情况，新一轮的技术改造迫在眉睫。

1 烧结烟气的特点

烧结烟气有一个重要的特点就是波动性，烧结烟气污染物浓度、烟气量、温度条件以及污染物的种类均会随着前端工艺的调整出现大的波动。烧结作业过程主要为高温燃烧条件下的物理化学过程，在高温燃烧条件下产生了SO2、NOx、HCL、HF、粉尘以及二噁英，这些污染物有的来源于原料，有的来源于高温燃烧条件。由于烧结燃烧的原料以及配比的变化，出现了烧结烟气的各指标的波动，其烟气主要特点如下：

1）温度变化大，主要在120～180℃。

2）污染物浓度变化大，SO2质量浓度多数在500～5 000 mg/m3，NOx质量浓度多数在200～500 mg/m3。

3）烟气量波动大，幅度变化60%～140%。

4）烟气含湿量大，含湿量9%～13%。

5）烟气氧含量变化大，不考虑漏风条件，多数在15%～17%。

6）污染物种类多。

2 烧结烟气脱硫脱硝技术

烧结烟气脱硫脱硝技术种类多，其中脱硫技术包括：干法、半干法和湿法三大类，脱硝技术包括：氧化法、还原法等。目前针对烧结烟气脱硫脱硝超低排放改造主要有以下几种：活性焦脱硫脱硝协同治理技术、CFB/SDA脱硫+SCR技术以及湿法FGD+湿除+SCR技术。

2.1 活性焦脱硫脱硝协同治理技术

活性焦/炭烟气处理技术是能够兼具脱硫脱硝脱二噁英和吸附汞的一体化功能。活性碳脱硫脱硝技术是在活性炭表面吸附脱除烟尘、SO2、二噁英和汞等重金属，通过活性炭特有的催化剂作用，注入还原剂氨后，发生non-SCR反应实现脱硝。

活性焦脱硫原理：具有吸附性能的活性焦对烟气中的SO2进行选择性吸附，吸附态的SO2在烟气中存在氧气和水蒸气的条件下被氧化为H2SO4并被储存在活性焦孔隙内；同时活性焦吸附层相当于高效颗粒层过滤器，在惯性碰撞和拦截效应作用下，烟气中的大部分粉尘颗粒在床层内部不同部位被捕集，完成烟气脱硫除尘净化。

活性焦脱硝原理：活性焦具有催化活性，可作为选择性催化还原工艺中的催化剂。在100～150℃时向烟气中喷入氨，在活性焦的吸附、催化作用下烟气中的NOx与氨发生选择性催化还原反应生成氮气和水，可大幅度降低烟气中NOx含量，脱硝效率能达到80%以上。

活性焦干法脱硫脱硝一体化工艺在长期连续稳定运行下，脱硫效率可达到95%以上，脱硝效率达80%以上。同时，活性焦可以高效去除Hg+、Hg2+。另外，活性焦可将烟气中的二噁英吸附在微孔中，在物料循环过程中磨损的碎焦粉通过回炉高温彻底脱除。

活性焦脱硫工艺的缺点是专用活性焦存在机械强度低且价格较高，工程造价亦很高。受此限制，活性焦脱硫早些年在国内没有较多的工业化应用。但随着环保要求的提高及技术水平的改进和提升，活性焦脱硫脱硝技术得到了较快的发展和应用。

2.2 CFB/SDA脱硫+SCR技术

目前国内技术成熟的干法、半干法工艺，主要包括循环流化床和旋转喷雾干燥法。此外，密相干塔和NID法也有工程投运实例。无论是采用哪种脱硫工艺，多数均采用氢氧化钙或氧化钙粉为脱硫剂，脱硫效率均可达到95%左右，但存在的主要问题就是脱硫副产物如何利用和出处的问题。

CFB/SDA脱硫+SCR技术脱硫原理：Ca基脱硫剂与烟气中SO2发生反应生产CaSO4，与传统湿法脱硫原理无明显差异性。

CFB/SDA脱硫+SCR技术脱硝原理：与活性焦脱硝原理相似，SCR脱硝有其专有形式的催化剂，在催化剂的作用下，发生选择性催化还原反应，生成无害的N2和H2O排入环境中。

经干法/半干法脱硫后的烟气，较湿法脱硫温度降较小，后接SCR脱硝有一定的优势，但由于入口烟温不高，仍需要加热升温（MGGH/蒸汽加热/热风炉等）达到SCR脱硝催化剂窗口温度。

CFB/SDA脱硫+SCR技术系统设备较简单，仅包括脱硫除尘系统、浆液制备系统和灰渣外排系统。技术工程占地面积较小。多数消化需要用水，总体耗水量较低。出口温度控制在75℃以上白烟不明显。

2.3 湿法FGD+湿除+SCR技术

脱硝工艺置于脱硫工艺之后，烧结烟气先经过脱硫后，通过加热装置升温进行脱硝，然后用换热装置进行降温处理，净化后烟气经烟囱排放。

湿法FGD+湿除+SCR技术脱硫脱硝原理与CFB/SDA脱硫+SCR技术脱硫脱硝原理一致。主要不同在于选择的工艺形式，以及脱硫脱硝的顺序。

湿法FGD+湿除+SCR技术技术成熟，应用广泛。湿法FGD以及SCR都是运用多年的技术类别。现有的烧结多数也为湿法形式，需要对状况好的进行改造，状况差的进行重建。

湿法FGD+湿除+SCR技术脱硫效率高达99%，脱硝效率可达95%。能够应对高硫的烟气条件，这是湿法脱硫拥有的优势。

湿法FGD+湿除+SCR技术烟气升温到脱硝催化剂窗口温度的同时，也解决了处理后烟气无白雾现象。

3 烧结烟气脱硫脱硝技术探讨

活性焦脱硫脱硝协同治理技术、CFB/SDA脱硫+SCR技术以及湿法FGD+湿除+SCR技术均有实际的工程应用案例，也是新一轮超低排放改造的主流技术路线。对于不同烟气条件，其选择路线也不尽相同。对于高硫烟气条件的超低改造，还是主推湿法FGD+湿除+SCR技术，而用其他二种有的不能达标，有的运行费用过高，性价比低。对于一些现场场地条件苛刻的，多数选占地小的CFB/SDA脱硫+SCR技术。而对于副产物回收要求高的，经济价值高的，首选活性焦脱硫脱硝协同治理技术。