摘要：烧结是钢铁生产工艺中的一个重要环节。烧结和球团分别为炼铁提供两大主要原料：烧结矿和球团矿，而烧结矿的生产过程因为煤质的介入会产生大量含有粉尘、二氧化硫、二噁英、重金属等成分的烟气。本文结合国内某大型钢厂新改造的烧结机项目，对活性焦脱硫脱硝技术特点进行了更深的阐述。
关键词：烧结；活性焦；脱硫脱硝
引言
2013年，国务院颁发了《大气污染防治行动计划》，以颗粒物浓度降低为主要目标。近期，国务院又印发了《打赢蓝天保卫战三年行动计划》，此计划在原来基础上，对排放指标设定上有了全面的提高。计划提出，到2020年，二氧化硫、氮氧化物排放总量分别比2015年下降15%以上；PM2.5未达标地级及以上城市浓度比2015年下降18%以上。《三年行动计划》的颁布标志着大气治理进入了更严苛的阶段。
根据《钢铁企业超低排放改造工作方案（征求意见稿）》，相应的控制标准要求为：烧结机头烟气在基准含氧量16%条件下，颗粒物、二氧化硫、氮氧化物小时均值排放浓度分别不高于10mg/m3、35 mg/m3、50 mg/m3。钢铁行业仍是蓝天保卫战的主战场。
1工程概况
公司炼铁部原200㎡烧结机，配套的烟气脱硫系统采用的是石灰石—石膏湿法，烧结机为双烟道结构，处理烟气量为2×840000 m3/ h。现因排放浓度的降低，原脱硫系统已不能满足，需采用新技术以满足排放要求。
烟气脱硫工艺主要分为：湿法、干法两大类。
湿法脱硫发展早，技术运用成熟，运行安全可靠，但其缺点是石膏产物较难处理，设备腐蚀性严重，系统复杂设备庞大，耗水量大，像烧结产物中的二噁英以及重金属污染物并不能处理掉。
干法脱硫技术相对于湿法脱硫而言，工艺简单、能耗低、水耗低、硫酸回收、循环再利用等。缺点是设备一次性投资大，设备操作以及检修技术要求高。
本工程结合实验研究的结果，本着“技术先进，经济合理，安全适用，运行可靠”的基本原则，最终选用了活性焦脱硫脱硝技术。
2 活性焦干法烟气净化技术介绍
本工程采用先进的活性焦干法烟气净化技术，国外始于20世纪60年代开始开发该技术，并于20世纪80年代开始工业应用。目前该技术已应用于处理各种工业废气，如烧结机烟气、垃圾焚烧烟气、燃煤锅炉烟气等。
2.1技术原理
活性焦烟气脱硫技术是一种可资源化的干法烟气净化技术。该技术利用具有独特吸附性能的活性焦对烟气中的SO2进行选择性吸附，吸附态的SO2在烟气中氧气和水蒸气存在的条件下被氧化为H2SO4并被储存在活性焦孔隙内；同时活性焦吸附层相当于高效颗粒层过滤器，在惯性碰撞和拦截效应作用下，烟气中的大部分粉尘颗粒在床层内部不同部位被捕集，完成烟气脱硫除尘净化。
吸附SO2后的活性焦，在加热情况下，其所吸附的H2SO4与C（活性焦）反应被还原为SO2，同时活性焦恢复吸附性能，循环使用；活性焦的加热再生反应相当于对活性焦进行再次活化。活性焦在循环使用过程中，其吸附和催化活性不但不会降低，还会有一定程度的提高。吸附和解吸的化学反应如下：
吸附反应：2SO2＋O2＋2H2O＝2H2SO4
解吸反应：2H2SO4＋C＝2SO2+CO2+2H2O
活性焦具有催化活性，可作为选择性催化还原工艺中的催化剂。在100~150℃时向烟气中喷入氨，在活性焦的吸附、催化作用下烟气中的氨与NOx发生选择性催化还原反应生成氮气和水，可大幅度降低烟气中NOx含量，脱硝效率能达到80%以上。脱硝时主要化学反应如下：
NO还原反应：4NO+4NH3+O2＝4N2+6H2O
NO2还原反应：2NO2+4NH3+O2＝3N2+6H2O
活性焦干法工艺在长期连续稳定运行下，可达到95%以上的SO2脱除率和70%以上的NOx脱除率。对于汞，活性焦可以高效率地吸附去除Hg+、Hg2+。烟气中的二噁英吸附在活性焦微孔中，物料循环过程中磨损的碎焦粉通过回炉高温分解二噁英达到彻底脱除。
2.2工艺流程
活性焦烟气脱硫脱硝系统主要由烟气系统、污染物吸附脱除系统、活性焦再生系统、活性焦循环系统等组成。
烟气通过活性焦吸附床层，SO2被吸附脱除。吸附塔预留喷氨口，需要进行脱硝时，烟气中喷入氨气，烟气进入活性焦吸附床层中，在活性焦的催化作用下发生脱硝反应，NOX被脱除。净化后的烟气进入烟囱排放。吸附饱和的活性焦通过物料输送设备提升至再生装置，通过加热使活性焦再生，释放出高浓度SO2混合气体。高浓度SO2混合气体可采用现有成熟的工艺技术，用于生产98%商品硫酸或其他副产品，实现硫资源的有效回收利用，降低脱硫脱硝装置的运行费用。再生后的活性焦经筛选后由物料输送设备送入活性焦吸附塔循环使用，筛下活性焦焦粉可回收利用。该技术的工艺流程如下。
活性焦脱硫脱硝工艺流程图
1-吸附塔；2-解吸塔；3-卸料器；4-输送机；5-筛分机；6-冷却风机；
7-加热风机；8-热风炉；9-烟囱
3 工程设计特点
（1）本项目烧结机配置一套脱硫脱硝装置，分为两个系列，单系列包含4台双级床吸附塔和1台再生塔。双级床吸附塔在第一级和第二级之间喷氨，从而实现一级主脱硫和二级主脱硝，最终达标排放。
（2）因原烟气温度波动范围大，且最高温度为165℃，吸附塔稳定运行的入口烟气温度要求控制在135℃以下，故在吸附塔前设置喷淋降温装置，当原烟气温度超过135℃时，喷淋系统自动开启，以确保整套脱硫脱硝装置的稳定安全运行。
（3）考虑到后续系统压降，故在吸附塔前设置增压风机，一运一备；
（4）本项目在设计条件下烟气排放为：SO2含量≤35 mg/Nm3；NOx含量≤50mg/Nm3；粉尘含量≤10mg/Nm3；二噁英当量排放浓度：≤0.5ngTEQ/m3；以上指标折到16%氧浓，能够满足相关排放标准的要求。
（5）本工程用氮气由业主厂区氮气管网提供，氮气浓度不低于98%。
（6）活性焦再生的热源采用燃料为高炉煤气热风炉来提供，高炉煤气经过热风炉燃烧后产生的高温烟气对活性焦间接加热再生。
（7）脱硝所用氨气由氨站系统提供，使用氨水制备氨气。
（8）活性焦再生产生的高浓度SO2采用 “两转两吸”工艺流程制取98%商品硫酸，制酸尾气回到吸附塔入口，保证制酸单元不新增排污口。
结语
近年来，我国钢铁工业取得了巨大成就，但面临的环保压力逐步加大。作为资源、能源密集型产业，钢铁业发展也伴随着大量的能源消耗和污染物排放。“最严”排放标准的出台，让传统的钢铁企业陷入了生产困境，继“去产能”之后，超低排放标准将成为钢铁行业规范发展的另一道“紧箍咒”。
活性焦脱硫脱硝工艺的吸附塔采用模块单元化设置，占地大、一次性投资成本高，但是随着技术的进步、焦炭成本的降低、水耗低等优势，在脱硫脱硝的同时还能实现除尘、脱除重金属、二噁英等多种污染物的协同治理，此方法开始被国内更多的钢铁厂所认可，并在部分钢厂试运，相信不久的将来活性焦脱硫脱硝会成为烧结脱硫的主流技术之一。
参考文献：
[1]高继贤，刘静，翟尚鹏，等.活性焦（炭）干法烟气净化技术的应用进展[J].化工进展，2011，30（5）：1097~1105.
[2]连娥桂，张原，林驰前，等.活性焦（炭）烟气脱硫技术应用问题解析[J].内蒙古电力技术，2009，27（4）：27~30.
论文作者:谢治国,丁梦婕
论文发表刊物:《基层建设》2018年第27期
论文发表时间:2018/10/16
标签：烟气论文; 活性论文; 技术论文; 系统论文; 浓度论文; 干法论文; 湿法论文; 《基层建设》2018年第27期论文;