福斯近零排放技术在钢铁企业的应用

江赤光

（中晶环境科技股份有限公司，北京 102199）

1 烧结机烟气治理现状

近年来，国家不断加严烟气、废水和固体废物的排放指标。在大气排放环保指标中，工业烟气对二氧化硫、氮氧化物和颗粒物排放指标的提标速度最快。从2015年到2018年的短短3年时间，以烧结机为例，这三大排放指标分别加严至原来的18%（硫）、17%（硝）和20%（尘），见表1。

表1 近年来国家环保指标演变情况

随着烧结机排放指标的逐年加严，钢铁企业要达到超低排放指标仍有很多难题：1）近年流行的脱硫脱硝和除尘的技术路线，如钙法湿法、镁法湿法、氨法湿法、活性焦干法、循环流化床半干法（CFB）、旋转喷雾半干法（SDA）、密相干塔半干法等，要想达到超净排放指标，均在不同方面及不同程度上存在一定的问题。2）2010年以来，各钢铁企业为了满足环保指标，先后投资建设了某种技术路线的环保设施。面对新的超低排放指标，仅改造旧的现有设施大都不能满足超低排放指标。全部推倒重建新设施，企业的资金浪费巨大且停产的时间成本难以承受。3）市场上的环保工程和环保设备厂家为满足超低排放指标推出各种技术路线，其中不少是没有经过验证的技术，企业难以正确辨识，正确决策。

2 FOSS-D技术的主要理念、工艺流程和系统构成

2.1 FOSS-D技术主要理念

应用FOSS-D技术，可实现在单塔内完成干法一体化脱硫、脱硝、除尘、脱二英并全面、稳定、经济的达到超低排放指标。

FOSS-D技术通过采用独特的复合脱硫脱硝剂（BMP），使烟气中硫、硝和尘达到环保超低排放，同时还能将脱硫渣100%利用，即先将脱硫渣加工成与水泥类似的胶凝剂“晶粉”，再利用“晶粉”配比钢渣、泥渣等材料制成新型的具有持续盈利能力的建材产品。

2.2 FOSS-D技术的主要工艺流程

图1 FOSS-D工艺流程及系统构成

在FOSS-D技术中，烧结、焦炉、竖炉烟气经电除尘器初步除尘后，进入离子发生器气态选择性氧化脱硝区域，完成NO向高价氮氧化物的转变；然后烟气通过强效反应塔，在高效湍流与BMP高分子材料的双重作用下，SO2、高价氮氧化物在被吸附的同时发生化学反应，生成硫酸盐、硝酸盐及少量亚硫酸盐；在强效反应上段，硫酸盐、硝酸盐和极少量的亚硫酸盐在水气和BMP中的特殊材料团聚为大颗粒物，然后进入到袋式除尘器中，从而达到尘的超净排放效果；夹杂着各种成分的颗粒物经过袋式除尘器后被脱除下来进入灰斗，然后排至灰仓，作为建材生产原料运至晶粉仓库备用；烟气达到超低或近零排放指标后经烟囱排至大气。

同时，FOSS-D脱硫脱硝除尘一体化近零排放技术原理也可以应用于FOSS-W（FOSS-W是湿法工艺，即将强制氧化剂脱硫与旋转离心作用除尘相结合的一塔同步技术），其流程为低温选择性氧化技术与BMP高分子材料结合达到一塔内同时脱硫脱硝，在湿法中完成离子发生器氧化NO为高价氯氧化物并用BMP高分子材料对其进行吸收，进行了长期的小试、中试、工程实际应用。通过实验与工程实践证明：BMP高分子材料与低温选择性离子气态氧化剂结合应用于湿法脱硫脱硝可使得去除NOx的效率最高达99%并生成硝酸盐，而硝酸盐与BMP高分子材料的协同脱除效应，在一定程度上提高了该套工艺技术脱除SO2的效率（与单独脱硫工艺相比，脱硝协同脱硫可使出口SO2浓度降低的最高比率达52%）。SO2脱除效率可长期稳定在0～5mg/Nm3。

2.3 FOSS-D技术的工艺流程和系统构成

该系统的工艺流程及系统构成见图1。脱硝原理示意见图2。

图2 FOSS-D工艺脱硝原理

3 FOSS-D技术与干法及半干法系统的比较

市场上常见的烧结机超低排放的技术概括见表2。

活性焦干法近年来应用较多，优点是运行较稳定。如不需达超净指标则不失是一种较成熟的技术路线。缺点是：1）投资成本和运营成本高；2）脱硝效率（喷氨后只能达到60%～80%）和除尘效果（只能达到20mg/m3）也难达到超低排放指标（如NOx从300mg/m3脱到50mg/m3，效率需83.3%）；3）活性焦解析产生的硫酸盐转运处理困难（除非钢厂内部可消纳）；4）活性焦设备维护过程火灾的风险较大。

SDA+SCR+布袋除尘是近年来钢铁企业考虑的工艺路线之一，优点是投资较低（SDA脱硫部分比CFB投资少20%～30%），SCR脱硝较成熟。缺点是：1）SDA脱硫效率有限（90%～95%），当烟气中含硫量较高时（工况烟气量超过1000mg/m3），脱硫达标困难；2）SCR脱硝运行虽然成熟，但烟气升温能耗大，运营成本高；3）脱硫渣中的亚硫酸钙、亚硝酸钙比例高，后续消纳利用没有好办法。

CFB+SCR+布袋除尘工艺路线也是当下的热门技术之一，其比SDA+SCR+布袋除尘工艺的脱硫效率高，缺点是：1）SCR脱硝运行虽较成熟，但烟气升温能耗大，运营成本高；2）脱硫渣中的亚硫酸钙、亚硝酸钙比例高，后续消纳利用没有好办法。

FOSS-D干法一体化工艺路线，经工业应用证明有三大优点：1）脱硫、脱硝和除尘效率均较高，三个主要指标都具备稳定达到超低排放的能力；2）采用高分子复合脱硫剂后，脱硫渣以硫酸钙为主，含有低于2%的亚硫酸钙和少部分的硝酸钙，利用专利技术，可将脱硫渣全部转换成类似于水泥的胶凝剂“晶粉”，再将晶粉配合一定的钢渣和水即可制成新型的绿色建材，实现真正对脱硫脱硝除尘后的副产物完全利用的循环经济治污；3）FOSS-D技术工程建设的总成本比活性焦技术低40%～50%，脱硝部分比SCR低30%～40%；脱硫脱硝运营费用比活性焦技术低约30%，脱硝运营费用比SCR低约30%。

4 FOSS-D技术的应用

FOSS-D技术自2017年投入烧结工业应用以来，已在多个烟气治理工程中得到应用，其中新世纪煤化工公司、德龙集团唐山钢铁公司、德龙集团邢台钢铁公司已建成投产；大冶华鑫钢铁公司、唐山荣程钢铁公司、唐山兴隆钢铁公司、江苏镔鑫钢铁公司正在建设中。

唐山德龙钢铁项目于2017年下半年开始建设，FOSS-D在该公司230烧结机上应用情况见表3、图3。

表2 FOSS-D技术与干法工艺的比较

图3 德龙钢铁集团唐山230平烧结机FOSS-D项目

5 FOSS-D技术在钢厂烟气治理的应用前景

FOSS-D一体化技术除可整体应用在烧结烟气的脱硫、脱硝、除尘和脱二英的一体化改造工程外，还可应用于下列烟气处理场合：

（1）将FOSS-D技术中的离子发生器脱硝装置配套到现有的SDA旋转喷雾脱硫系统（脱硝效率待工业应用证实），完成脱硝超低排放达标。

（2）将FOSS-D技术中的离子发生器脱硝装置配套到现有的CFB循环流化床脱硫系统（脱硝效率已经过工业应用证实），完成脱硝超低达标。

表3 FOSS-D技术在唐山德龙钢铁项目230烧结机上应用

（3）将FOSS-D技术中的离子发生器脱硝装置配套到现有的密相干塔脱硫系统（脱硝效率待工业应用证实），完成脱硝超低排放达标。

（4）将FOSS-D一体化技术+SDS小苏打干法脱硫结合配套使用到高硫（硫含量2500mg/m3以上）烧结机和高硫窑炉的工业烟气处理，完成其脱硫、脱硝和除尘超低排放达标。

（5）将FOSS-D技术中的离子发生器脱硝装置配套到现有的钙法湿法或镁法湿法脱硫系统（工业应用试验需进一步完成），完成脱硝超低排放达标。