几种烧结球团烟气超低排放技术对比与分析

王 飞 张 奇 闫小燕 荣 宜

(中冶北方工程技术有限公司，辽宁 大连 116600)

0 引言

随着钢铁行业的快速发展，目前中国已是世界上钢铁产量最多的国家，而烧结球团作为钢铁生产过程中的工序，大量的烟气排放，造成了严重的大气污染。2019年4月，生态环保部、国家发展和改革委员会、工业和信息化部、财政部和交通运输部五部委联合印发《关于推进实施钢铁行业超低排放的意见》(环大气〔2019〕35号)，意见中要求“烧结机机头、球团焙烧烟气颗粒物、二氧化硫、氮氧化物排放浓度小时均值分别不高于10、35、50 mg/m3”，针对该意见中超低排放的要求，并结合目前国内烧结球团烟气脱硫脱硝技术现状，介绍几种烧结球团烟气超低排放技术工艺路线。

1 烧结球团烟气超低排放工艺路线

根据当前阶段国内烟气净化技术发展现状及应用情况，针对烧结球团烟气超低排放可采用的烟气净化工艺有：1)活性焦干法；2)半干法脱硫+布袋除尘+中温SCR；3)湿法脱硫+湿式电除尘+中温SCR，以上3种工艺路线均有工程实际应用，可以实现超低排放。

2 活性焦干法工艺

活性焦干法工艺在脱硫的同时，能够实现NOX、重金属、二噁英类、颗粒物一体化脱除，是一种多污染物协同处理的烟气净化技术，已在钢铁行业广泛应用，经处理后的烧结球团烟气可以实现超低排放的要求。

脱硫是通过活性焦的吸附性能，低温时将气体中SOX(SO2、SO3)吸附，在高温时，活性焦发生脱附反应，二氧化硫回收利用生产商品浓硫酸，既可实现硫资源的有效回收利用，又能产生良好的经济效益，降低或抵消一部分脱硫装置的运行费用，同时活性焦恢复吸附性能，循环使用。

脱硝包括物理吸附和催化还原两部分，通过物理吸附可脱除约15%的NOx；活性焦还具有催化活性，向烟气中喷入氨后，在活性焦的催化作用下，氨与NOx(NO、NO2)发生选择性催化还原反应生成氮气和水，正常烧结球团烟气温度即可满足催化反应温度要求，不需要对烟气进行升温，节省能耗。

活性焦干法工艺流程见图1。

图1 活性焦吸附净化工艺流程图

活性焦干法工艺可实现SO2、NOx、颗粒物、二噁英、重金属等污染物一体化脱除，并将SO2转化为副产物硫酸等化工原料外销。但该工艺的系统复杂、运行操作要求高、工程投资较高，由于活性焦的消耗量较大，运行成本主要取决于活性焦的品质和市场价格。

3 半干法脱硫+布袋除尘+中温SCR

脱硝工艺

半干法脱硫+布袋除尘+中温SCR脱硝工艺是一种组合工艺，其中半干法脱硫工艺比较典型的是旋转喷雾法(SDA工艺)和循环流化床法(CFB工艺)，脱硝为中温SCR(选择性催化还原法)，脱硝反应温度区间为280～290 ℃。该组合工艺近年来在钢铁行业得到越来越多的应用，经处理后的烧结球团烟气可以实现超低排放的要求。

半干法脱硫工艺是将氢氧化钙浆液喷入脱硫塔内，脱硫剂蒸发干燥的同时，与烟气中的SO2发生反应生成亚硫酸钙为主的脱硫灰，脱硫灰随气流进入袋式除尘器，回收的颗粒物经过循环利用后外排。SCR脱硝主要是在一定温度和催化剂存在的情况下，向烟气中通入还原剂NH3，将烟气中的NOx还原为无害的氮气(N2)和水(H2O)，同时将烟气中的二噁英转化为CO2、H2O、HCl，它是目前国内外应用最为成熟的烟气脱硝工艺，脱硝效率最高，应用广泛。

半干法脱硫+布袋除尘+中温SCR脱硝工艺流程见图2。

图2 半干法脱硫+布袋除尘+中低温SCR脱硝工艺流程图

该组合工艺运行稳定、设备无需防腐处理、工程投资适中，尤其适用于已配套半干法脱硫的项目，仅需要新建脱硝部分。但该组合工艺脱硝部分需要二次升温，消耗大量的燃气，且整个系统的阻力较活性焦工艺偏大，使得系统运行的能耗较高，此外脱硫副产物为脱硫灰，无法再利用时，只能堆置处理，易造成二次污染。

4 湿法脱硫+湿式电除尘+中温SCR

脱硝工艺

湿法脱硫+湿式电除尘+中温SCR脱硝工艺也是一种组合工艺，其中湿法脱硫应用最多的是石灰石/石灰-石膏法，是国内应用最早、技术最成熟、应用最为广泛的脱硫工艺，由于湿法脱硫后烟气中含水率较高，需配湿式电除尘器进行除尘，脱硫除尘后的烧结球团烟气再进行脱硝，脱硝为中温SCR(选择性催化还原法)，脱硝反应温度区间为280～290 ℃。湿法脱硫工艺脱硫效率高，适合于处理SO2浓度较高(SO2浓度≥5 000 mg/Nm3)的烟气，该组合工艺在烟气SO2浓度较高的烧结球团项目中有较多的应用，经处理后的烧结球团烟气可以实现超低排放的要求。

湿法脱硫+湿式电除尘+中温SCR脱硝工艺流程见图3。

图3 湿法脱硫+湿式电除尘+中温SCR脱硝工艺流程图

该组合工艺运行稳定、脱硫脱硝效率高，但系统较复杂、设备发生腐蚀风险高，需要考虑消白的问题，且会产生大量的脱硫副产物石膏和废水，石膏杂质较多，品质较低，不易利用，易造成二次污染。此外，该工艺系统阻力也偏大，脱硝部分也需要二次升温，电耗、煤气消耗和水耗高。

5 3种超低排放工艺对比分析

以上3种烧结球团烟气超低排放工艺对比分析见表1。

表1 烧结球团烟气超低排放工艺对比分析表

6 结语

目前国内已有很多烧结球团烟气超低排放工艺得到应用，但都存在一定的缺点，需要继续进行相应的改进和研发。针对上述3种烧结球团烟气超低排放工艺对比情况，若考虑副产物的处置，项目周边无可靠的可消纳脱硫灰或石膏的建材等企业，推荐采用活性焦干法工艺；若考虑工程投资省、运行维护方便，推荐采用半干法脱硫+布袋除尘+中温SCR脱硝工艺；若烧结球团烟气SO2浓度较高(SO2浓度≥5 000 mg/Nm3)，推荐采用湿法脱硫+湿式电除尘+中温SCR脱硝工艺。