烧结烟气脱硫脱硝一体化技术研究现状

烧结烟气脱硫脱硝一体化技术研究现状

苗淼

河钢邯钢设计院河北邯郸056003

摘要：本文论述了邯钢烧结机烟气的特点和脱硫控制对策。对活性炭烟气净化脱硫技术做了详细的阐述。

关键词：烧结机；烟气脱硫；活性炭净化技术

1工程概述

邯钢拟新建一台435m2烧结机，利用系数1.25t/m2?h，年产烧结矿480.47×104t，连续工作制，作业率97.5%。烧结机机头烟气中含有SO2、NOx、二噁英、重金属及粉尘等污染物，按照《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》（GB28662-2012）及河北地方环保排放要求，需对烧结机机头烟气进行综合治理。

本方案为活性炭烟气净化工艺，活性炭烟气净化工艺能同时脱除SO2、NOx、二噁英、重金属及粉尘等多种污染物，且能回收硫资源制得浓硫酸产品，是一种资源回收型综合烟气治理技术。经过活性炭净化设施后的烧结烟气经80m高烟囱达标排放。

2主要设计原则

烟气净化系统采用技术先进、投资及运行费用经济合理的活性炭净化工艺，整个系统的设计基本原则为：

1）通过对烧结机机头烟气加装烟气净化装置，使烟气中的SO2、NOx、二噁英、粉尘等达到《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准GB28662-2012》；

2）烟气净化工艺遵循技术成熟、设备先进运行稳定、操作维护方便、自动化程度较高、无二次污染原则；

3）装置能快速投入运行，适应风量及SO2、NOx负荷波动能力强；

4）烟气净化装置尽可能按现有设备状况及场地条件进行布置，力求工艺流程和设施布置合理、操作安全、简便，对现有机组设施的影响最少；

5）严格执行现行的国家、地方及邯钢的关于节能、环保、安全卫生、工程设计统一技术规定等有关标准、规范。

3第二代逆流吸收脱硫脱硝技术的特点

3.1脱硫脱硝效率高

活性炭与烟气逆流接触，活性炭自上而下流动、烟气自下而上流动；高SO2浓度的烟气与排出之前的活性炭均匀接触，活性炭饱和度好，再生负荷小；新活性炭和再生活性炭与排出烟气接触，烟气脱硫脱硝效果好。

3.2系统阻力小

饱和活性炭和粉尘从反应器下部及时排除，系统阻力小，节约引风机用电。

3.3脱硫、脱硝分段

脱硫、脱硝分段，脱硫后加氨，氨不参与脱硫反应，氨消耗量少并且生成硫酸氢铵的副反应少，活性炭在床层中能保持好的脱硫、脱硝性能。

3.4模块高向多层布置节省占地

每个模块由脱硫、脱硝单元高向叠加而成，两个模块再高向叠加布置，节省占地。

3.5在线检修

吸附塔为单元模块化设计，每个单元出入口均设有隔离措施，当其中一个单元需要检修时可以关闭，待冷却通气后，可从人孔进入检修。这种设计可以提高系统的作业率，保证系统长期稳定的运行。

3.6出口粉尘浓度低

采用柱状成型活性炭，且逆流接触、空塔气速低，因此对烟气中的粉尘有一定的脱除作用，在入口50～100mg/Nm3时可保证出口粉尘浓度在20mg/Nm3以下。

3.7技术安全可靠

英特佳公司有多年设计、开工、操作经验，生产安全、稳定、可靠。

4脱硫、脱硝、解吸工艺和原理

邯钢2×90m2烧结机升级改造工程435m2烧结机主抽烟气的净化，净化工艺采用活性炭烟气逆流选择催化还原技术，净化后的烟气经主烟囱排入大气。主要工艺流程为：来自烧结机主抽风机的烟气，通过两台平行变频增压风机增压后经急冷塔进入吸附塔脱硫床层脱硫，然后在脱硫床层后中间气室与雾态氨水混合，再穿过脱硝床层进行脱硝，达到排放标准后通过主烟囱排入大气；吸附了SO2的活性炭，通过链斗输送机输送到解析塔进行解析，出解析塔后经振动筛筛除粉尘，筛除的粉尘可用作脱除剂或燃料，在解析塔，活性炭吸附的SO2被解析出来送往制酸系统制成98%浓硫酸，解析后的活性炭通过链斗输送机输送到吸附塔循环使用，从而完成整个系统的物料循环过程，新活性炭通过新活性炭仓经链斗输送机加入到系统中，用于补充系统损失的活性炭。

5烟气净化工艺

5.1烟气净化原理

活性炭净化法利用活性炭吸附性能，能同时吸附多种有害物质SO2、NOx、二噁英、重金属及粉尘等。

SO2吸附具体过程如下（*表示吸附状态）：

1）物理吸附（SO2分子的向活性炭细孔移动）

SO2→SO2*

2）化学吸附（在活性炭细孔内的化学反应）

SO2*＋O2*＝SO3*

SO3*＋nH2O*＝H2SO4*+(n-1)H2O*

3）向硫酸盐转化

H2SO4*+NH3→NH4HSO4*

NH4HSO4*+NH3→(NH4)2SO4*

解吸再生过程如下：

1）硫酸的分解反应

H2SO4?H2O→SO3+2H2O

SO3+1/2C→SO2+1/2+CO2（化学损耗）

H2SO4?H2O+1/2C→SO2+2H2O+1/2CO2

2）硫酸氢铵的分解反应

NH4HSO4→SO3+NH3+H2O

SO3+2/3NH3→SO2+2H2O+1/3N2

NH4HSO4→SO2+2H2O+1/3N2+1/3NH3

3）碱性化合物（还原性物质）的生成

-C??O+NH3=C??Red+H2O

4）表面氧化物的生成和消失

-C??+O=-C??O

-C??O+2/3NH3=-C??+H2O+1/3N2

活性炭脱硝过程包括了SCR反应和Non-SCR反应。脱硝过程主要在解吸塔内进行，反应的过程如下：

1）SCR反应

NO+NH3+1/2O*→N2+3/2H2O

2）Non-SCR反应（与脱离时生成的还原性物质直接反应）

NO+C??Red→N2

（C??Red：活性炭表面的还原性物质）

烟气中尘态二噁英在吸附塔内被活性炭移动层的过滤集尘功能捕集，气态的二噁英被活性炭吸附。吸附了二噁英的活性炭在解吸塔内加热到400℃以上，并停留3小时以上，在催化剂的作用下将苯环间的氧基破坏，使二噁英发生结构转变裂解为无害物质。

5.2CSCR烟气净化工艺

CSCR烟气脱硫、脱硝净化系统是在一套装置中完成吸附和催化还原反应过程。吸附剂和催化剂选用特殊性能的活性炭，烟气自下而上，活性炭自上而下，两者逆流接触，活性炭连续地从吸附塔底部排出，输送到解吸塔进行解吸，解吸后的活性炭再进入系统循环使用。用氨气作为还原剂，在活性炭的催化下进行脱硝。活性炭烟气净化工艺主要由烟气系统、急冷塔、吸附系统、解吸系统、活性炭输送系统、活性炭卸料存贮系统等组成。

5.3净化后烟气

本方案经过CSCR装置净化后（工况1），烟气中污染物排放将达以下指标：

1）烟气中SO2排放浓度：≤5mg/Nm3；

2）烟气中NOx排放浓度：≤70mg/Nm3；

3）粉尘排放浓度：≤20mg/Nm3；

4）二噁英当量排放浓度：≤0.5ngTEQ/m3。

6经济效益分析

邯钢新建435m2烧结机的机头烟气净化采用活性炭净化工艺，烟气净化后从烟囱排空。活性炭吸附下来的SO2在解吸再生塔内解吸成为富集SO2烟气，送至制酸工段，生产98%硫酸。

烟气净化系统处理烟气量42000m3/min，折算成标态为154万Nm3/h，处理前SO2浓度1000mg/Nm3（设计值），NOx浓度450mg/Nm3；处理后SO2浓度≤5mg/Nm3，NOx浓度≤70mg/Nm3。

烟气净化系统建完后，减排SO2约12300t/年，减排NOx约4700t/年。年生产副产物硫酸（浓度98%）约2万t。

7结语

钢铁行业的烧结机烟气中的二氧化硫已成为一个重要的污染源，烧结烟气具有其独特的特点，应遵循循环经济的理念和实际情况来选择合适的脱硫工艺。本项目采用奥地利英特佳公司的第二代逆流活性炭脱硫脱硝CSCR技术，技术水平国内领先国际流行，投产后可以使中国的脱硫脱硝技术水平上一个台阶。

参考文献

[1]王立坤.烟气同时脱硫脱硝工艺的研究进展[J].当代化工,2014,03:423-425.