燒結(jié)煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)分析

　　1.前言

　　隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)和工業(yè)化進(jìn)程的不斷發(fā)展，大氣污染物排放的問(wèn)題日益突出。在排放的大氣污染物當(dāng)中，對(duì)生態(tài)環(huán)境和公眾健康影響最為嚴(yán)重的有SO2，NOx，二?f英以及工業(yè)廢氣中摻雜的多種重金屬等。其中SO2和NOx是酸雨的前體物，NOx還是光化學(xué)煙霧的前體物，二?f英以及重金屬有嚴(yán)重的致毒致癌作用。而且這些大氣污染物的排放量正在逐年增加。據(jù)中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院、清華大學(xué)等單位在2011年研究結(jié)果表明：?jiǎn)斡蒘O2一項(xiàng)導(dǎo)致的酸雨污染，每年給我國(guó)造成的經(jīng)濟(jì)損失超過(guò)1100億元;整個(gè)大氣污染造成的損失，每年約占中國(guó)GDP總量的2%～3%。我國(guó)SO2和NOx的排放主要是來(lái)自于燃煤電廠的鍋爐廢氣和鋼鐵冶金行業(yè)的燒結(jié)煙氣。目前，火電廠煙氣脫硫已取得了較大改觀，國(guó)家“十二五”要求電廠開始對(duì)煙氣進(jìn)行脫硝，2015年前后80%的電廠將加裝脫硝裝置，從而實(shí)現(xiàn)“十二五”期間SO2減排8%，NOx減排10%的整體目標(biāo)?；痣姀S煙氣脫硫主要應(yīng)用濕式石灰石-石膏法，脫硝主要選用的是選擇性催化還原(SCR法)工藝，在兩種技術(shù)日趨成熟、火電廠煙氣排放達(dá)標(biāo)的背景下，鋼鐵冶金行業(yè)的煙氣治理與減排壓力正日益增大，也將成為國(guó)內(nèi)工業(yè)煙氣治理的下一個(gè)重點(diǎn)。

　　2.燒結(jié)煙氣的特性

　　鋼鐵冶金行業(yè)的SO2，NOx以及其他大氣污染物的排放主要來(lái)自于前期的燒結(jié)工序，其中燒結(jié)煙氣中的SO2的排放總量占整個(gè)鋼鐵行業(yè)排放總量的90%左右。雖然電廠的煙氣脫硫、脫硝工藝研究的較為深入，實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)有了較好的積累，可以為鋼鐵冶金行業(yè)提供一定的借鑒和支持，但是冶金行業(yè)的燒結(jié)煙氣與電廠鍋爐煙氣產(chǎn)生過(guò)程是不同的，因此，冶金行業(yè)煙氣治理不能照搬電廠模式。燒結(jié)煙氣是在將置于燒結(jié)臺(tái)車上的各種粉狀含鐵原料、燃料和熔劑點(diǎn)火熔化、高溫?zé)Y(jié)成型過(guò)程中所產(chǎn)生的含有多種污染成分的氣體，它與電廠煙氣相比具有許多自身的特點(diǎn)：

　　(1)煙氣量大、變化大

　　由于漏風(fēng)率高(40%~50%)和固體料循環(huán)率高，有相當(dāng)一部分空氣沒有通過(guò)燒結(jié)料層，使燒結(jié)煙氣量大大增加，每產(chǎn)生一噸燒結(jié)礦大約產(chǎn)生4000~6000m3煙氣。由于燒結(jié)料透氣性的差異及鋪料不均等原因，造成燒結(jié)煙氣系統(tǒng)的阻力變化較大，最終導(dǎo)致煙氣量變化大，變化幅度可高達(dá)40%以上。

　　(2)二氧化硫濃度變化大

　　隨著原燃料供需矛盾的不斷變化和鋼鐵企業(yè)追求成本的最低化，鋼鐵企業(yè)所使用的原燃料的產(chǎn)地、品種變化很大，由此造成其質(zhì)量、成分(包括含硫率)等的差異波動(dòng)很大，使得燒結(jié)生產(chǎn)最終產(chǎn)生的二氧化硫的濃度變化范圍較大，從數(shù)百到5000mg/Nm3以上。

　　(3)煙氣成分復(fù)雜

　　由于使用鐵礦石為原料，因此燒結(jié)煙氣的成分相對(duì)比較復(fù)雜，除二氧化硫和微細(xì)煙塵外，還含有氮氧化物、氯化氫、氟化氫、多環(huán)芳烴(PAH)等氣態(tài)污染物，煙塵中可能還含有重金屬等。燒結(jié)生產(chǎn)所排放的二惡英僅次于垃圾焚燒爐，排第二位。

　　(4)煙氣溫度變化范圍大

　　隨著生產(chǎn)工藝的變化，燒結(jié)煙氣的溫度變化范圍一般在120~180℃，但有些鋼廠從節(jié)約能源消耗、降低運(yùn)行成本考慮，采用低溫?zé)Y(jié)技術(shù)后，使燒結(jié)煙氣的溫度大幅下降，可低至80℃左右。

　　(5)含氧量與含濕量高

　　為了提高燒結(jié)混合料的透氣性，混合料在燒結(jié)前必須加適量的水制成小球，因此燒結(jié)煙氣的含濕量較大，可達(dá)到7%~13%。含氧量一般為15%~18%。

　　由于燒結(jié)煙氣成分復(fù)雜，含塵量高，煙氣變化波動(dòng)大的特殊性，使得電廠目前使用的SCR脫硝技術(shù)不適用于燒結(jié)煙氣的治理工作，因此也使得燒結(jié)煙氣脫硝更困難，必須針對(duì)其自身的特點(diǎn)，進(jìn)行綜合考慮，開發(fā)適合燒結(jié)煙氣治理的技術(shù)路線。

　　3.工業(yè)煙氣脫硫脫硝一體化脫除技術(shù)簡(jiǎn)介

　　隨著國(guó)家環(huán)保法規(guī)的逐漸嚴(yán)格，對(duì)工業(yè)煙氣脫硫以后，對(duì)其再進(jìn)行脫硝和其他多污染物脫除是種必然趨勢(shì)。而如果采取分級(jí)治理方式，即針對(duì)不同污染物加裝不同的去除裝置(如火電廠先用SCR裝置脫硝，再用濕式洗滌塔脫硫)顯然是不合理的，因?yàn)檫@種分級(jí)治理的方式存在投資、運(yùn)行費(fèi)用高、占地面積大和煙氣系統(tǒng)復(fù)雜等缺點(diǎn)。而如果能夠僅在同一個(gè)煙氣治理設(shè)備中，將SO2，NOx，甚至包括二?f英以及其他重金屬等污染物全部同時(shí)脫除，就避免了上述分級(jí)治理的缺點(diǎn)。因此，開發(fā)經(jīng)濟(jì)高效、簡(jiǎn)單可靠的脫硫脫硝一體化技術(shù)對(duì)我國(guó)工業(yè)煙氣治理有著極為重要的意義。

　　煙氣脫硫脫硝一體化技術(shù)可以籠統(tǒng)的分為干法和濕法兩大類，隨著該技術(shù)越來(lái)越受到重視，近年來(lái)，一些新近研究出的煙氣同時(shí)脫硫脫硝的新技術(shù)和新思路使得此工藝有了更高的實(shí)用價(jià)值和科學(xué)價(jià)值，下面按干濕范疇，分類做簡(jiǎn)要介紹。

　　3.1濕法煙氣同時(shí)脫硫脫硝技術(shù)進(jìn)展

　　由于濕式吸收法工藝和基本原理都較為簡(jiǎn)單，可在一套設(shè)備中同時(shí)脫除煙氣中的NOx和SO2，并且不存在催化劑中毒、失活等問(wèn)題，因此具有較好的應(yīng)用前景[5]根據(jù)吸收原理不同，可將濕式吸收法同時(shí)脫硫脫氮技術(shù)主要分為氧化吸收法、絡(luò)合吸收法和還原吸收法三大類。

　　3.1.1氧化吸收法

　　氧化吸收法是將煙氣先通過(guò)強(qiáng)氧化性環(huán)境，將NO轉(zhuǎn)化為NOx，進(jìn)而再將NOx與H2O反應(yīng)生成NO3-，再用堿性溶液吸收。因?yàn)閷O轉(zhuǎn)換為NOx的難度較大，因此此類方法氧化劑的選擇和制備是研究核心，目前研究較多的氧化劑有HClO3或NaClO2、O3、H2O2和KMnO4等，其中因?yàn)镠2O2無(wú)毒無(wú)二次污染，所以對(duì)其的研究較多。同時(shí)實(shí)驗(yàn)證明，H2O2與紫外光協(xié)同作用時(shí)，其脫硫脫硝性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)好于單一的H2O2氧化。氧化吸收工藝的同時(shí)脫除效率較高，一般此方法獲得的脫硫效率可到達(dá)98%左右，脫硝效率在80%左右。但是因?yàn)橐陨狭谐龅膹?qiáng)氧化劑的造價(jià)和運(yùn)輸安全等問(wèn)題的原因，在開發(fā)出新型廉價(jià)的氧化添加劑之前，該工藝難為推廣應(yīng)用。