摘要：本文主要对烧结机烟气脱硫脱硝超低排放工艺技术进行了介绍，其中着重对重点主流工艺技术进行介绍及分析。通过对烧结机烟气脱硫脱硝超低排放工艺相关内容分析，以期为相关的环保工作人员提供借鉴。
关键词：烧结烟气；脱硫脱硝工艺；超低排放
1 烧结机烟气特性
烧结工艺是一项重要的钢铁生产工序，该工艺主要是将铁矿粉、炉尘、石灰及钢渣钢皮按照一定的比例混合后进行加热并烧结成块的过程，在烧结料燃烧过程中会生产大量的含有污染物的烟气。
烧结机烟气的主要特点是：冷轧辊
a.因漏风率较高，烧结机产生的烟气量较大，每吨烧结矿约产生4000m3~6000m3的
烟气量。
b.烟气的温度较高，温度范围约在120°C~180°C。
c.烟气携带粉尘多，浓度达到5~15g/m3，粉尘含碱性成分较多，具有细黏的特点，粉尘平均粒径约为13~35μm。
d.烟气的含水量大，约占总烟气量的10%左右。
e.含有污染及腐蚀性的气体，烟气中含有氯化氢（HCL）、硫氧化物（SOX）、氮氧化物（NOX）、氟化氢（HF），重金属污染物以及二噁英等。SO2及NOx浓度分别在1000~3000mg/Nm3及 100~300mg/Nm3左右。
2 国家政策
2019年4月28日由国家五部委联合颁布的《关于推进钢铁行业超低排放的意见》明确烧结机及球团焙烧烟气颗粒物、SO2、NO1排放浓度小时均值分别不高于10、35、50毫克/立方米，钢铁烧结机烟气脱硫脱硝除尘装置面临大面积提效改造。
3 烧结烟气脱硫脱硝主流工艺
3.1 循环流化床半干法
3.1.1 工艺原理及反应机理
循环流化床半干法工艺通过物料在床内的内循环和高倍率的外循环，使吸收剂与SO2间的传热传质交换以及吸收剂内的传质过程强烈，固体物料在床内的停留时间较长，且运行温度靠近烟气露点附近，故极大的提高石灰的利用率并提升了脱硫效率。在较高的Ca/S比情况下，脱硫效率可与石灰石/石膏湿法工艺相媲美，可达到90%~98%左右。
循环流化床烟气脱硫反应机理如下：
Ca（OH）2 + SO2 = CaSO3?1/2H2O + 1/2H2O
Ca（OH）2 + SO2 = CaSO4?1/2H2O + 1/2H2O
Ca（OH）2 + H2O + SO2 + O2 = CaSO4?2H2O
CaSO3?1/2H2O + 1/2O2 = CaSO4?1/2H2O + 1/2H2O
Ca（OH）2 + CO2 = CaCO3 + H2O
3.1.2 工艺流程
吸收剂Ca（OH）2在流化床反应塔内悬浮、和烟气反复循环，并通过雾化喷嘴增湿活化，在增湿段Ca（OH）2颗粒与烟气中的SO2、H2O反应生成干粉产物。其主要设备为石灰储仓、生石灰消化器、吸收塔、布袋除尘器及灰仓等。工艺流程图如下：
3.1.3 工艺特点
优点：
a.完全的干法过程，无废水，无需增加消白设备即可达到效白的效果。
b.脱硫效率高，SO2可以从2000mg/Nm3脱除至超净排放要求的35mg/Nm3。
c.入口SO2增加，脱硫系统无需增容改造，只要增加消石灰投量即可。
d.可以去除SO3（湿法脱硫难以去除SO3）。
缺点：
a.由于需要建床，对工况烟气量的稳定要求比较高，烟气波动大容易导致塌床。
3.2 石灰石-石膏湿法
3.2.1 工艺原理及反应机理
石灰石/石灰-石膏湿法脱硫是工艺应用最广且技术最成熟的脱硫工艺技术，主要采用了石灰石/石灰作为脱硫的吸收剂，与水进行混合搅拌成溶液，送至塔内进行脱硫反应。塔内溶液与烟气进行循环接触，脱除烟气中SO2并生成中间物亚硫酸钙，再通入氧化空气进行氧化反应，形成的石膏浆液经旋流及真空脱水系统处理后生成最终产物石膏。在掌握液气比技术、托盘技术及塔壁增效环等超低排放核心技术的情况下，脱硫效率能够达到98~99%以上。
石灰石-石膏湿法脱硫反应机理如下：
CaCO3 ? Ca2+ + CO32-
SO2 + H2O ? HSO3- + H+
HSO3- + 1/2O2 ? H+ + SO42-
Ca2+ + SO42- + 2H2O = CaSO4?2H2O
总公式：CaCO3 + SO2 + 2H2O + 1/2O2 = CaSO4?2H2O + CO2
3.2.2 工艺流程
石灰石-石膏湿法脱硫包含烟气系统、石灰储存及浆液制备系统（或磨机浆液制备系统）、脱硫塔系统、氧化空气系统、旋流器系统、真空皮带脱水系统及事故检修系统等。工艺流程图如下：
3.2.3 工艺特点
优点：
a.原料石灰石（石灰）廉价易得，产物石膏可以作为水泥建材。
b.脱硫效率高效稳定，有一定的除尘效果，可以实现脱硫除尘一体化。
缺点：浮选机叶轮盖板
a.脱硫管道容易磨损和结垢。
b.烟囱出口有白烟雨（核心地区需要消白），脱硫系统产生脱硫废水。
3.3 SCR脱硝工艺
3.3.1 工艺原理及反应机理
验货平台 SCR脱硝技术，即选择性催化还原（Selective Catalytic Reduction）是指在催化剂（如TiO2、V2O5、WO3）作用下，还原剂NH3在310-420℃（低温脱硝190-250℃）下将烟气中的NO和NO2还原成无毒的N2和H2O，而几乎不发生NH3的氧化反应，从而降低NH
3的消耗。SCR技术具有脱硝效率高、系统运行稳定且无任何废水废渣等二次污染物产生的特点，故应用较为广泛，在脱硝实际应用业绩中占有近90%左右的比例。
SCR脱硝反应机理如下：
4NO + 4NH3 + O2 = 4N2 + 6H2O
4NO2 + 2NH3 + O2 = 3N2 + 6H2O
副反应有：
SO2 + 1/2O2 = SO3
NH3 + SO3 + H2O = NH4HSO4
3.3.2 工艺流程
SCR工艺包括烟道系统、反应器系统和供氨系统，主要设备有进口烟道、喷氨格栅、整流器、反应器、催化剂、出口烟道、氨储罐、卸氨泵、氨蒸发器、氨缓冲罐、稀释风机等组成。主要系统的组成如下：
3.3.3 工艺特点
优点：
a.脱硝效率高，能达到90%~95%以上。
b.反应速率快，无废气废水等二次污染。
缺点：
a.催化剂寿命到达后属于废固，面临回收处理等问题。
3.4 其他工艺
其他脱硫工艺例如活性焦吸附工艺也属于较成熟的技术，在国内烧结机烟气上有较多应用案例，其优点是污染物一体化处置，脱硫效率高，缺点是建设和运行成本较高，脱硝效率不足。
pcb清洗剂 湿式氨法脱硫工艺经过20年多的研究探索，已在国内有很多成熟的业绩，该工艺采用氨作为吸收剂，优点在于氨的反应活性较石灰石-石膏法高，故脱硫效率高，且无废水排放，缺点是不成熟的技术厂家仍未能解决气溶胶、氨逃逸等一系列问题。
4.烧结机烟气脱硫脱硝工艺组合
以上各项主流脱硫脱硝工艺均各有优缺点，针对烧结机烟气运行状况及烟气的成分特性，目前已有成熟项目案例，能够达到超低排放要求的主流工艺组合有如下几种：
a.循环流化床半干法 + GGH + SCR中低温脱硝
b.石灰石/石膏湿法脱硫 +（湿电除尘）+ GGH + SCR中低温脱硝
或 GGH + SCR中温脱硝 + 石灰石/石膏湿法脱硫 +（湿电除尘）
c.湿式氨法脱硫 +（湿电除尘）+ GGH + SCR中低温脱硝生物质气化燃烧机
或GGH + SCR中温脱硝 + 湿式氨法脱硫 +（湿电除尘）
d.活性焦吸附脱硫脱硝除尘一体化
以上脱硫脱硝工艺组合主要是根据各钢铁烧结项目实际情况及烟气参数来选择。活性焦吸附工艺由于投资及运行成本较高，适用于大型的钢铁厂环保新建项目；对于有消白要求的项目，可采用循环流化床半干法组合；若入口SO2浓度较高，可采用传统的湿法脱硫工艺组合，而石灰石石膏法、氨法以及镁法工艺的选择则是根据各钢铁厂附近吸收剂来源来进行合理的选择。是否上湿电除尘器根据脱硫脱硝入口中尘的浓度来判断。对于湿式脱硫+脱硝组合工艺而言，SCR脱硝工艺究竟是选择放在脱硫前端还是后端，则要根据烧结机烟气的入口温度范围，通过投资及运行费用核算建立整体经济模型来对比，从而选择最优的方案。
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参考文献：
[1]李山明，杜学梅.浅谈烧结烟气联合脱硫脱硝工艺比较[J].化工管理，2016，（27）：111.
[2]潘建，王颖钰，朱德庆等.氧化烧结烟气联合氨—硫铵法同时脱硫脱硝工艺及脱硝机理研究[J].烧结球团，2018，43（3）：69-73.
[3]李继莲，烟气脱硫使用技术[M]. 北京：中国电力出版社，2008.
作者简介：
陶恺（1984-），男，江苏南京人，中级工程师，从事化工工程及火电、钢铁行业烟气脱硫脱硝工程设计。
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