河钢邯钢设备动力部056015
摘要：火电厂和钢铁冶金行业是高耗能重污染的两大行业，在其排放的大气污染物中，SO2和NOx对人类和生态环境的影响最为严重。国家要求“十二五”期间SO2减排8%，NOx减排10%。目前，火电厂烟气脱硫主要应用石灰石/石灰-石膏湿法，脱硝主要应用SCR法或SNCR工艺，两种技术日益成熟，绝大多数火电厂已实现烟气达标排放。在这种大背景下，钢铁冶金行业的减排与烟气治理压力日益增大，必将成为下一个国内工业烟气治理的重点目标。
关键词：钢铁厂；烧结烟气；脱硫脱硝技术
一、烧结烟气
1.1烧结烟气的特征
在钢铁行业生产过程中，烧结是将各类粉状并含有铁元素的原料，通过混合适宜的燃料与溶剂放入到烧结设备中点火燃烧的一个生产过程。通过对这个生产过程进行研究后可以发现，在烧结过程中，燃料的燃烧将会产生一系列化学反应，随着生产的开展，部分混合料的颗粒表面出现了软化、融化等液相出现，液相将会湿润其他尚未融化的矿石颗粒，并且一旦出现冷却，液相将会重新连接矿粉颗粒并形成新的烧结矿，烧结烟气就是在这种烧结矿的煅烧过程中出现的，在混合料点火之后，烧结烟气随着台车运行而产生。总体而言，烧结烟气的的污染大，并具有以下几种特征：
1.1.1烟气量大。在当前钢铁行业生产过程中，由于漏风率处于40~50%的范围内，再加之固体料的循环率相对较高，这会导致在生产过程中，一部分空气无法通过烧结料层直接参与生产过程，最终增加了烧结烟气的烟气量。现阶段在钢铁生产过程中，1t的烧结矿约产生5000~5500m3的烟气。
1.1.2烟气的温度浮动大。烧结烟气的温度一般在180℃以下，但基于生产工艺的变化，烧结烟气的温度可低至100℃。在这样的温度情况下，如不实施换热或加热措施，很难实施SCR脱硝技术。
1.1.3烟气粉尘的浓度高。烧结烟气中的粉尘多为铁及其化合物，并且受燃烧原料的不同，其中还会存在一定的微量重金属。
1.2烧结烟气治理难点
由于钢铁行业和火电厂燃煤锅炉在烟气特性方面存在着很大区别，因此很难直接将火电厂燃煤锅炉烟气治理技术应用于钢铁行业烧结烟气，尤其是对于烟气脱硝。与火电厂燃煤锅炉烟气的治理方法相比，治理烧结烟气主要有以下技术难点：
1.2.1烧结烟气温度相对较低，而且波动较大，应用石灰石/石灰-石膏湿法脱硫系统可以适应，但对于SCR和SNCR脱硝系统，温度较低。
1.2.2烧结烟气含氧量相对较高，无论对于脱硫，还是对于脱硝系统，影响都非常大。
1.2.3通常情况下，SO2和NOx平均浓度相对较低，且变化范围比较大，不稳定。
1.2.4除了SO2、NOx和粉尘，烧结烟气中还含有其他多种污染物组分，主要有氟化氢、氯化氢、一氧化氮、二恶英和重金属等，协同处理的难度比较大。
二、现有脱硫脱硝技术分析
2.1单一脱硫技术
烟气脱硫技术可分为干法和湿法脱硫技术，干法技术主要指循环流化床技术，湿法技术主要有石灰石/石灰-石膏法、氨-硫酸铵法、双减法和海水脱硫技术。烧结烟气具有烟气量波动较大的特点，循环流化床技术存在塌床的技术风险；氨-硫酸铵法脱硫效率高，但是因为工艺自身特点存在易产生气溶胶、氨逃逸等二次污染、且腐蚀性强、硫酸铵结晶困难等问题；双碱法因为脱硫剂再生困难，且易产生高盐度废水，已经属于淘汰工艺；海水脱硫技术有地域性限制；石灰石/石灰-石膏法能够适应烧结机工况复杂，烟气量大、温度低、变化大、烟气成分复杂，含氧量高等特点，且石灰石资源丰富，品质较优，因此石灰石-石膏法具有天然优势，在烧结机烟气脱硫项目中应用广泛，且运行稳定。
2.2单一脱硝技术
火电厂燃煤锅炉烟气脱硝主要应用SCR或SNCR工艺，且运行稳定。但由于钢铁厂烧结烟气的温度较低（<200℃），烟气量大、变化大等特点，很难直接采用燃煤锅炉烟气脱硝常用的SCR技术（最佳反应温度320~420℃）或SNCR技术（最佳反应温度800~1200℃），需要通过工艺优化和技术创新后，再应用于钢铁厂烧结烟气脱硝。据报道，采用SCR技术进行烧结脱硝的项目设备在美国有3套，在日本有7套，在我国台湾地区有3套。
因为烧结烟气的温度与SCR技术的最佳反应温度较为接近，且效率高能满足国家环保要求，因此考虑对SCR工艺进行优化，目前国内外有两种方案。方案一：采用低温催化剂，烧结烟气经整流喷氨混合后，直接导入SCR反应器催化脱硝。其优点是不需对烟气加热升温，工艺路线简单，缺点在于低温催化剂技术目前国内还不成熟，且催化剂单价高，耗量大，初期投资大。方案二：采用中温催化剂，烧结烟气进入脱硝反应器之前，经过空气预热器预热和烟道燃烧器加热，烟气温度提高到中温催化剂最佳反应温度区间（320~420℃），然后将烟气送往SCR反应器催化脱硝。其优点是中温催化剂在国内应用成熟、广泛，且脱硝效率高、单价便宜，催化剂耗量小，初期投资小，缺点在于需要加补燃器，需要提供燃料，另一方面还需考虑占地影响。
2.3脱硫脱硝一体化技术
脱硫脱硝一体化工艺分为干法和湿法工艺。干法工艺主要包括电子束照射法和活性焦吸附法等，湿法工艺主要包括液体吸收法和液膜法，目前国内外研究主要集中在干法工艺。
2.3.1电子束照射法
电子束照射法在1970年由日本荏原公司首先提出，从20世纪80年代中期我国开始研究该技术，目前国内有一套工业中试试验装置，处理烟气量为12000m3/h，由中国工程物理研究院建造。
2.3.2活性焦吸附法
活性炭脱硫脱硝一体化处理工艺，运行稳定，但一次性投资和运行成本较高。
对于烧结机尚未配置烟气脱硫设施的项目，采用活性焦吸附法较大优势：脱硫脱硝效率高，脱硫效率达95%以上，脱硝效率80%以上；协同处理能力强，能有效脱除烟气中的重金属、HCl、HF、二恶英、呋喃、羰基铁等多种有毒污染物；副产品可资源化回收利用，再生产物为硫酸、液态二氧化硫，经济效益好；无二次污染，运行稳定，但一次性投资和运行成本较高。活性焦吸附法有良好的应用业绩，必成为烧结烟气净化领域的新趋势。
结语
选择性催化还原（SCR）烟气脱硝技术成熟可靠，运行稳定，脱硝效率高，已经广泛地应用于火电厂燃煤锅炉烟气脱硝。因此，通过工艺优化和技术创新后，对于烧结机已配置烟气脱硫设施且运行良好的项目，设置烟气SCR脱硝设施必然成为烧结烟气净化领域的主流；
对于烧结机尚未配置烟气脱硫设施的项目，采用活性焦吸附法较大优势：脱硫脱硝效率高，脱硫效率达95%以上，脱硝效率80%以上；协同处理能力强，能有效脱除烟气中的重金属、HCl、HF、二恶英、呋喃、羰基铁等多种有毒污染物；副产品可资源化回收利用，再生产物为硫酸、液态二氧化硫，经济效益好；无二次污染，运行稳定，但一次性投资和运行成本较高。活性焦吸附法有良好的应用业绩，必成为烧结烟气净化领域的新趋势。
参考文献：
[1]阮志勇，梁杰群，黎柳升，等.铁矿烧结烟气氨法脱硫体系下脱硝研究[J].柳钢科技，2017（05）：56-60.
[2]阮志勇.铁矿烧结烟气氧化-氨法协同脱硫脱硝[J].中国冶金，2018，28（5）：72-78.