烧结机头烟气脱硫脱硝技术比较分析
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摘要：本文提出了目前常见的两种烧结机头烟气脱硫脱硝超低排放工艺技术：CFB脱硫+SCR脱硝工艺和活性焦脱硫脱硝一体化工艺，并对两种脱硫脱硝技术的工艺过程和工艺特点进行了比较和分析。
关键词：烧结机头;脱硫脱硝;CFB脱硫+SCR脱硝工艺;活性焦脱硫脱硝一体化工艺
中图分类号：X703 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）04-0-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.04.063
Abstract：In this paper， two common ultra-low emission technologies of flue gas desulfurization and denitrification at the head of sintering machine are put forward： CFB desulfurization + SCR denitrification process and active coke desulfurization and denitrification integrated process， and the technological process and characteristics of the two desulfurization and denitrification technologies are compared and analyzed.
Key words：Sintering head;Desulfurization and denitrification;CFB desulfurization + SCR denitrification process;Activated coke desulfurization and denitrification integrated process
目前河北大部分地区钢厂对烧结机烟气脱硫脱硝超低排放技术进行改造，常见的工艺选择主要为CFB脱硫+SCR脱硝技术和活性焦脱硫脱硝一体化技术两种工艺，本文对两种工艺路线选择进行分析和比较。
1 烧结工序烟气特点
由于烧结机机头烟气受烧结工艺、烧结原料的成分和配比等影响因素导致高温烧结过程烟气成分复杂，且烟气的含湿量大与含氧量高等特点都会增加烧结烟气的脱硫脱硝难度。
烧结机机头烟气主要有以下特点：烟气量比较大。每生产1t烧结矿大约产生1500～6000m3的烧结烟气;烟气温度变化较大。烧结烟气温度多在120～160℃之间;烟气含尘量较大;含湿量大，露点较高。烟气体积含湿量为10%左右，露点温度为65～100℃;烟气含氧量高，一般为15%～18%，对于污染物处理有较大的影响; SO2和NOx浓度变化较大。SO2浓度范围为300～4000 mg/m3。NOx浓度范围为150～600 mg/m3;烟气中含有多种污染物成分，如HCl、HF、CO、二噁英和重金属等。
2 两种超低排放工艺比较和分析
2.1 CFB脱硫+SCR脱硝工艺简介
2.1.1 工艺过程
CFB脱硫：烧结机原烟气引出后经烟气管道进入CFB脱硫塔，与CFB脱硫塔中消石灰粉接触发生物理化学反应后可起到脱硫的作用，干燥后含粉尘烟气的除尘还可以进一步脱硫，烟气引至回转式GGH（原烟气段）[1]。
SCR脱硝：在100%负荷工况下，对烟气进行升温至250℃后，再将烟气补燃加热至280℃进入脱硝SCR反应器。在280℃的烟气温度下，烟气中NOx和氨气进行混合后在催化剂的作用下完成预定的脱硝过程。脱硝后的净烟气再次进入GGH。净烟气经过GGH（净烟气段）后通过与起始阶段的低温烟气接触，冷却至100-130℃，最终通过系统增压引出排放。
2.1.2 工艺特点
工艺要求：要确保脱硫脱硝装置能够在烟气SO2、NOx排放浓度区间内安全运行，脱硝系统在烟温270℃-350℃区间内安全运行，且不能对烧结机负荷产生冲击。
工艺适用条件：适合处理烟气温度较高、SO2浓度较低的烟气。
工艺优点：①该工艺要求对烧结机负荷有一定的调节和适用空间，因此脱硫剂及脱硝催化剂用量可以适当过量;②CFB脱硫技术采用循环流化床理论，可实现吸收剂与烟气中的充分接触，脱硫效率可高达80%-99%;③脱硫系统不易腐蚀，无废水排放;④脱硝产物无毒无害;⑤SCR技术成熟可靠。
工艺缺点：①副产物灰渣以CaSO3成分为主，不稳定，容易分解，应用价值有限;②脱硫过程需引入除尘技术对粉尘二次污染物进行处理;③脱硝工艺需要加热来实现，增加能耗;④脱硝工艺催化剂会增加系统阻力，造成压力损失，从而增加能耗;⑤净化能力单一。
2.2 活性焦脱硫脱硝一体化工艺简介
2.2.1 工艺过程
活性焦脱硫脱硝一体化技术：主要由吸收、解吸和硫回收三部分组成。
吸收：吸收塔内由上、下两段组成，活性焦在重力作用下，从上段的顶部下降到下段的底部，烟气流经吸收塔下端时主要为脱硫工序，烟气流经吸收塔上端時主要为脱硝工序[2]。脱硫工序是利用活性焦的变温吸附性能，在低温时将气体中SOx（SO2、SO3）吸附，吸附态的SO2在烟气中氧气和水蒸气存在的条件下被氧化为H2SO4，并被储存在活性焦孔隙内。脱硝工序是在烟气流经上段时喷入氨，在活性焦催化作用下，氨与NOx（NO、NO2）发生选择性催化还原反应生成氮气和水，实现烟气高效脱硝，活性焦通过物理吸附作用还可以进一步脱除烟气中低浓度的NOx[3]。
解吸和硫回收工序：吸附饱和的活性焦在解吸塔中采用高温条件（400℃）进行再生，解吸出来的SOx气体用高温离心风机抽出，可以用于生产硫酸或者硫磺等副产物。一般解吸过程需要氮气保护。 2.2.2 工艺特点
工艺要求：对吸附温度条件要求严格。主要是因为活性焦低温时，主为物理吸附，吸附量受限，隨着温度升高，吸附会转为化学吸附为主，且吸附效率降低。最佳吸附脱硝温度为130-150℃。
工艺适用条件：适合处理烟气成分复杂的烟气。
工艺优点：①烟气中的SO2通过解吸过程释放可用于生产副产品硫酸，利用价值高;②活性焦法由于具有比表面积大，吸附能力强的特点，可兼具多种污染物的协同脱除能力，除脱硫脱硝外，兼有去除烟尘、二噁英和重金属等优点[4];③活性焦再生后可以循环使用，且加热再生反应相当于对活性焦进行再次活化，在活性焦再次投入使用时，吸附和催化活性会有一定程度的提高;④活性焦除了通过氨与NOx（NO、NO2）发生选择性催化还原反应生成氮气和水实现脱硝效果外，活性焦还可以通过物理吸附脱除烟气中低浓度的NOx，从而实现烟气高效脱硝;⑤该工艺技术废气中SO2可以用于制取硫酸等副产品，破损的活性焦可做燃料。
工艺缺点：①脱硝时喷射氨会增加活性焦的粘附力，易造成吸收塔内气体分布不均匀，并对管道进行堵塞腐蚀，且活性焦脱硝效率受活性焦解吸效果影响较大;②投资及运行费用相对高;③控制系统中控制点数远超过常规脱硝工艺，控制系统复杂，易发生故障进而影响效率;④当温度过高时活性焦易被氧化甚至自燃;⑤副产品硫酸具有腐蚀性和危险性，对其生产制备过程设备的抗腐蚀性、安全控制、人员素质等要求较高。
3 结论
通过以上对比分析，两种超低排放工艺各自具有优缺点：（1）CFB脱硫+SCR脱硝工艺系统技术成熟可靠，具有良好的调节特性，可保证在烧结机运行的条件下能连续、稳定、可靠地运行，但需额外配套除尘单元，净化能力相对单一，脱硫副产物的利用价值不高。（2）活性焦脱硫脱硝一体化工艺可以同时去除烟气中的多种污染物，副产物利用价值高，不会产生废水、废渣等二次污染物，但系统对温度条件要求相对严格，投资和运行成本相对较高。
参考文献
[1]纪光辉，烧结烟气超低排放技术应用及展望[J].烧结球团，2018，43（2）：60.
[2]高继贤.活性焦（炭）干法烧结烟气净化技术在钢铁行业的应用与分析[J].烧结球团，2012，37（2）：61-62.
[3]董文进.烧结烟气脱硝技术进展与应用现状[J].中国资源综合利用，2017，35（11）：74-77.
[4]付俊清.钢铁行业烧结烟气脱硫脱硝技术探析[J].低碳世界，2018（6）：23-24.
收稿日期：2020-02-01
作者简介：程芳芳（1985-），女，满族，硕士研究生，工程师，研究方向为环保咨询。
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