烧结烟气脱硝工艺探讨

0 引言

当前，我国大气污染形势严峻，国务院于2013年9月10日发布了《大气污染防治行动计划》，该文件中指出要加快重点行业脱硫、脱硝、除尘改造工程建设，而钢铁企业的烧结和球团工序将是减排、治污工作的重点环节。现行的《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》于2012年颁布实施，该标准针对重点控制区执行特殊排放限值，烧结机烟气污染物排放限值为：SO2排放浓度≤180 mg/Nm3、NOx排放浓度≤300 mg/Nm3、颗粒物排放浓度≤40 mg/Nm3。随着大气污染防治力度持续加大，以及目前国内烟气脱硫脱硝技术水平的提高，国家环保部对钢铁烧结、球团工业排污进一步从严控制已提上日程。

近日，国家环保部先后发布了《关于京津冀及周边地区执行大气污染物特别排放限值的公告》(征求意见稿)以及《关于发布<钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准>等20项国家污染物排放标准修改单的公告》(征求意见稿)，公告提出：增加烧结烟气基准含氧量要求，同时修改大气污染物特别排放限值，即SO2限值调整为50 mg/Nm3，NOx限值调整为100 mg/Nm3，颗粒物限值调整为20 mg/Nm3。

目前，国内烧结(球团)脱硫、除尘工艺技术相对成熟，对于调整后的SO2和颗粒物排放限值，应该能够实现稳定达标排放。而对于达到新的NOx排放限值，应该说目前的烧结烟气脱硝技术还有待发展和完善。由于之前标准要求NOx排放浓度≤300 mg/Nm3，各生产企业主要通过调整原、燃料配比以及烧结过程控制的手段，基本能够达到限值要求。在公告发布之前，国内烧结机总台数约900台，而真正实施烧结烟气末端脱硝的烧结机却不足总台数的2%，在标准修订版实施后，绝大多数现有生产企业需要增设烧结烟气脱硝系统。在当前的形势和条件下，烧结增设烟气脱硝系统应结合具体项目情况，慎重、合理的选择工艺技术路线。

1 烧结烟气脱硝工艺路线

公告的发布以及接下来《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》修改单的颁布实施，国内钢铁企业势必会掀起新一轮兴建烟气脱硝装置的热潮，同时也将会极大的推动国内烧结(球团)烟气脱硝技术的发展。当前阶段针对国内烧结烟气脱硝技术的发展现状，可选择的脱硝工艺路线主要有：1)低温SCR脱硝技术；2)活性焦(炭)协同治理技术；3)湿式吸收脱硝技术。

2 低温SCR脱硝技术

SCR即选择性催化还原法，其原理是使用适当的催化剂，在一定条件下，用氨作为催化反应的还原剂，使氮氧化物转化为无害的氮气和水蒸汽。反应方程式：

4NO+ 4NH3+ O2 = 4N2 +6H2O

2NO2+4NH3+O2= 3N2+6H2O

由于该法脱硝效率较高，可达90%以上，是目前电力行业锅炉烟气脱硝最主要的技术手段。但传统的SCR技术要求烟气温度在350℃以上才能完成催化还原反应。而烧结、球团烟气温度普遍在100℃～180℃间，因此，降低催化剂的反应窗口条件，成为低温SCR技术当务之急所要解决的问题。目前，新型的低温催化剂已能够在230℃～280℃条件下实现理想的脱硝效果。国内已有烧结机采用低温SCR技术进行烟气脱硝的案例，该装置为达到脱硝反应温度，先通过GGH进行烟气换热、再通过热风炉加热方式将烧结烟气温度提高到280℃以上，之后烟气进入SCR脱硝反应器进行脱硝，反应后烟气再经换热降温后，进入下游设施。低温SCR脱硝工艺流程见图1。

图1 低温SCR脱硫工艺流程图

该装置可实现80%以上的脱硝效率，对于采用湿法、半干法脱硫装置的已建烧结机比较适用。通过改造，在现有脱硫装置前或后部增加低温SCR脱硝单元，实现脱硝目标。

但受目前技术水平限制，催化剂反应温度依然较高，需要对烟气进行升温后方可反应，而仅烟气升温一项增加运行成本，折合约5元/t烧结矿，加重了企业经济负担，因此适用于更低反应温度的催化剂产品急需研发、应用。

3 活性焦(炭)协同脱硫脱硝技术

活性焦(炭)干法烟气净化技术可协同去除烟气中的SO2、NOX、重金属、二噁英、粉尘等污染物。该技术利用活性焦的变温吸附性能，在低温时将烟气中的SO2吸附，并被储存在活性焦孔隙内。在活性焦被高温加热时，活性焦发生脱附反应，得到高浓度SO2解吸气，并回收利用制取硫酸，同时活性焦恢复吸附性能，循环使用，该工艺脱硫效率可达95%以上。

活性焦(炭)技术的脱硝效果包括物理吸附和催化还原两方面，通过物理吸附可脱除约15%的NOx去除率；而利用活性焦的催化活性，向烟气中喷入氨后，在活性焦的催化作用下氨与NOx发生选择性催化还原反应，生成氮气和水，可实现烟气高效脱硝，其催化还原反应与SCR法类似，但反应发生所需温度低，不需要对烟气进行升温，正常的烧结、球团烟气温度，即达到100℃～140℃即可，更有利于节能降耗。

文章来源：《烧结球团》 网址: http://www.sjqtzz.cn/qikandaodu/2021/0709/532.html