烧结料水分大小的影响(烧结烟气污染物治理技术研究及应用现状)

烧结烟气污染物治理技术现状

Tips：随着我国经济发展对钢铁需求量的日益增加，钢铁工业已经成为国民经济的重要支柱产业。据中钢协统计，2014年我国粗钢产量达8.2亿t，同比增长0.9%，占全球粗钢产量的49.3%。随着产量的不断攀升，钢铁企业的大气污染问题日益严重。钢铁行业排放的大气污染物主要包括颗粒物、SO2、NOx、重金属元素和二恶英等。据环保部统计分析，2014年钢铁行业的颗粒物、SO2和NOx排放量分别为101.5万t，180.7万t，6.6万t，分别约占工业源总排放量的10.4%、4%和7%。

烧结作为钢铁生产过程中污染最严重的工艺环节之一，其烟气中的颗粒物、SO2、NOx和二恶英排放量分别约占钢铁生产总排放量的20%、60%、50%和90%，烧结烟气的治理已成为钢铁企业环保达标的重中之重。

烧结烟气污染物治理技术

烧结过程的特点是烟气量大，污染物种类多，且含量波动大，烟气温度低。目前烧结机头烟气污染物的治理措施主要分为3个方向：源头减排、过程控制和末端治理。下面小编为您逐个进行分析：

源头减排

源头减排是通过对烧结原料成分的控制，来减少烧结后烟气中污染物的含量。烧结烟气中的SO2、NOx主要来自于烧结原料中的S、N；粉尘颗粒主要以铁及其化合物颗粒为主，还有硅、钙等铁矿伴生成分以及不完全燃烧物质等；重金属如铅、砷、镉、铬、汞等，也主要来自于烧结矿。可以看出，烧结烟气中的污染物基本均来自于烧结原料。同时，一些烧结工艺主要参数，如混合料的含水量、燃料配比、料层厚度、生石灰配比等，对烟气中SO2、NOx排放也有重要影响。因此，源头减排主要是在保证烧结矿性能不受影响的前提下，改变烧结原料的成分配比或添加不同的成分，调整优化烧结工艺参数，从源头上减少烟气中多种污染物的排放浓度，降低末端处理设备的净化压力。

过程控制

过程控制是在烧结生产过程中进行污染物减排，主要方法是采用烟气循环技术。利用烧结过程的特点，使部分废气中的有害成分进入烧结层中被热分解或转化，消除部分二恶英和NOx，抑制NOx的生成；粉尘和SO2也会被烧结层捕获，从而减少粉尘、SO2的排放量；烟气中的CO可作为燃料使用，降低固体燃耗。因此该类技术在去除循环烟气中的多种污染物，显著减少烟气和污染物的排放总量的同时，能够回收循环烟气中的余热，节省能量消耗。目前烟气循环技术主要包括能量优化烧结技术（EOS）、环境型优化烧结（EPOSINT）、低排放能量优化烧结工艺（LEEP）、区域性废气循环技术，但由于设备改造复杂，国内成功实施的案例较少。

末端治理

末端治理则是采用专门的净化设备来脱除烧结机头烟气中的各种污染物，如电除尘器、脱硫塔、布袋除尘器等，多为单一的污染物脱除设备。将各单元协同配套使用，是烧结烟气处理最实用的手段。目前，各设备均有较好的工程效绩，但在越来越严格的排放标准背景下，必须通过设备的改造调整，或者更换更高脱除效率的净化设备来满足排放要求。同时，净化设备产生的废弃物难以利用，不当处置也会造成后续的环境问题，引起二次污染。

01

颗粒物

脱硫设施对入口烟气的粉尘浓度有较严格的要求，所以烟气一次除尘至关重要。国内大部分烧结厂采用三电场、四电场的ESP，基本满足脱硫入口烟气粉尘含量40~80 mg/m3的要求。烟气二次除尘技术则根据脱硫工艺的不同去选择，干法、半干法脱硫采用布袋除尘，湿法脱硫采用除雾器或湿法电除尘器对烟粉尘进行控制。

虽然电除尘器和布袋除尘器可以达到较好的除尘效果，但难度在于去除烟气中细颗粒物，研究发现烧结机头电除尘器前后的烟气中，PM2.5和PM10占烟粉尘总量的比重变化明显，PM10由51.23%变为93.13%，PM2.5由 43.73%变为85%，说明经除尘后的烟粉尘主要为PM10，以及粒径更小的PM2.5，因此对烟气中细颗粒物的去除，是今后研究的主要方向。

02

二氧化硫

目前烧结烟气脱硫技术以湿法和半干法技术为主，技术比较成熟，设备国产化程度高。据中国钢铁工业协会烧结机脱硫统计，截止至2012年，国内脱硫设备共287套，其中湿法209套，占总数的72.82%，以石灰（石）-石膏法为主；半干法76套，占总数的26.48%，主要为循环流化床法和旋转喷雾法；干法2套，占总数的0.7%，为活性炭/焦法。

湿法脱硫技术的优点是:吸收剂利用率较高，脱硫效率在95%以上，对烟气适用范围宽，副产物脱硫石膏成分相对稳定，二次污染小。其缺点是：工艺废水中Cl_浓度高，对设备有一定腐蚀；石灰浆液喷嘴易发生堵塞情况；除雾器易结垢堵塞，影响尾气处理，形成石膏雨，对周边环境造成污染。

半干法脱硫技术应用较多的有旋转喷雾半干法、循环流化床法、MEROS等。半干法脱硫技术脱硫效率一般为85%~95%，且具有同时脱除强酸、重金属和二恶英的潜力，系统不存在腐蚀问题，适合处理烟气温度较高、SO2浓度较低的烟气，基本无废水排放，尾气较轻，但副产物是以CaSO3为主的灰渣，易分解应用价值有限。

干法，即活性炭/焦法，主要应用于太钢和宝钢湛江钢铁。优点是吸附的SO2气体可加工成硫酸，具有较高价值，且无二次污染。同时可实现脱硝、脱二恶英、吸附粉尘及重金属等效果。但入塔烟气SO2浓度不能超过2400 mg/m3，以避免因吸附热过高而发生爆炸。解析后产生的酸为混合酸，要求设备防腐性能高，而且投资及运行费用高。

03

氮氧化物

NOx脱除工艺主要分为2种，第一种是在脱硫工艺后设置单独的脱硝设备，一般为中温SCR工艺或低温SCR工艺。中温SCR工艺是通过换热和燃烧器将烟温加热到300℃以上，将氨或尿素等喷入烟气中与NOx反应，生成N2后再进行排放，脱硝效率可达80%，但在进入脱硝设施前，烧结烟气温度仅有80~180℃，加热耗能巨大，且SCR技术本身投资大，因此经济适用性较差。目前，应用SCR技术的烧结厂有日本Kawasaki钢铁公司Chiba厂，Kokan公司的Keihin厂，台湾中钢3、4号烧结机。

低温SCR工艺的温度窗口在120~300℃，无需加热烟气，可节约大量能源，一般布置在除尘和脱硫设备之后，以减轻碱金属元素和SO2对催化剂的影响，但在低温下，SO2与H2O、NH3易形成黏稠的铵盐，附着在催化剂表面，使催化剂中毒失活，因此，需对入口烟气的粉尘和SO2浓度进行严格控制。目前，低温SCR催化剂分为钒钛体系和非钒系（锰基系为主）两种，国内烧结机应用工程案例较少。

第2种是在脱硫工艺中联合脱除NOx。在活性炭/活性焦法中，由于活性炭/焦炭的催化作用，NOx与注入其中的液态氨发生反应，分解成氮和水分，NOx脱除效率可达50%。

中冶节能环保有限责任公司开发的低温烟气循环流化床同时脱硫脱硝除尘技术，在传统的循环流化床半干法脱硫工艺基础上，利用低温选择性催化氧化原理，通过使用催化剂以及合理控制工艺步骤和运行参数，先将NO催化氧化为NO2后，再与SO2一起被吸收剂Ca(OH)2或CaO吸收，实现同时脱硫脱硝的目标，同采用传统半干法烟气脱硫技术相比，其脱硫效果明显提高，在实现高效脱硫的同时，也可以脱除烟气中的NO，脱硝效率超过80%，使得在常规的烟气二氧化硫浓度和氮氧化物浓度范围内，硫氧化物和氮氧化物排放满足国家环保要求，大大节省了设备投资，降低了烟气污染物排放的控制成本。

04

二恶英

目前烧结烟气中二恶英控制主要方法为活性炭法，活性炭对二恶英有强吸附作用，被吸附的二恶英，在脱吸塔中无氧、400℃的条件下，分解为CO2、H2O、HCl。太钢的活性炭工艺可以达到PCDD/Fs浓度0.15 ng-TEQ/m3的烟气排放能力。

其他工艺是在布袋除尘器前加喷碳装置，活性炭在烟道里吸附二恶英，并在布袋除尘器被拦截脱除，吸附了二恶英的活性炭可添加到烧结料中，该工艺国内报道较少，脱除效果有待研究。

结语

烧结机头烟气的烟粉尘控制在现有的工艺条件下可以满足新排放标准，并有一定提升空间。SO2的控制工艺较成熟，从目前的运行状况来看，以石灰（石）-石膏法为代表的湿法具有更高的脱硫效率，脱硫副产物也可以进行综合利用，具有一定的经济效益。对于NOx的脱除工艺，低温SCR和低温选择性催化氧化是未来主要的发展方向。低温SCR工艺的研究难点在于催化剂要满足更低的温度要求，适应更复杂烟气工况条件下的烟气特性，但由于该工艺将有价值的氨气作为反应原料，并转化为无用的氮气排出，导致运行费用昂贵。低温选择性催化氧化工艺投资成本低，运行费用少，并生成有经济效益的副产品，具有能够同时脱硫脱氮，减少净化流程，将是最具价值的烟气NOx净化技术。二恶英的脱除尚无成熟工艺，源头抑制技术有待进一步研究。

随着越来越严格的排放标准的实施，选择技术可行、经济合理、符合清洁生产和节能减排要求的烧结烟气多污染协同控制技术是未来的发展方向。为实现对多种污染物的排放控制，可以采用具有多污染物脱除效果的单项技术等。如活性炭/焦法、低温烟气循环流化床同时脱硫脱硝除尘技术，一体化设备能够有效降低环境污染的治理成本；还可采用多项技术组合，如湿法脱硫+低温SCR，但需要注意各工艺间的协同和优化，建造费用及占地情况。