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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2021年4月联合公布了《关于推动实施钢铁行业超低排放的看法》〔环大气[2021]35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的排扩大户，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35mg/m3和50mg/m3。因此，钢铁企业烧结烟气为满足达标排放的要求，必须采用脱硫脱硝措施。
1我国烧结烟气脱硫脱硝现状
目前，我国烧结烟气采用脱硫措施较为普遍，大部分烧结机均采用了脱硫措施。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]。依据原环保部统计的结果，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。脱硝主要采用的方法为活性焦吸附法和选择性催化还原法〔SCR〕。太钢450m2烧结机活性焦脱硫脱硝为国内首套采纳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2021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纳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依据项目特点、占地面积、烟气条件、处理成本等各方面综合合计，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汲取塔循环使用。
活性焦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汲取塔，进行脱硫和脱硝。汲取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汲取塔，分别进行脱硫和脱硝。目前在太原钢铁集团450m2烧结机、日照钢铁公司600m2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，使得烟气和脱硫剂之间的接触面积很大，反应完全，SO2被汲取。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开。由于反应器中坚持适当的温度，并在物料紊流作用下，因此反应器中表面可坚持洁净，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℃左右，经过GGH换热，将烟气温度升高至160~300℃，进入SCR反应器进行脱硝。SCR法是在300℃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+O2→4N2+6H2O〔1〕
6NO2+8NH3→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O2参加反应。
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。下面以最常见的石灰石-石膏法为例，介绍湿法脱硫工艺原理。石灰石-