摘要：燒結煙氣是鋼鐵企業排放的主要汙染物之一，由於近年來的國家節能減排政策，鋼鐵燒結煙氣脫硝已迫在眉睫。本文結合實際工程案例，對鋼鐵燒結煙氣成分進行分析，並且分析對比了幾種主流脫硝技術。
菠萝蜜视频网站入口地址氧化脫硝效率高，占地麵積小，運行維護簡單，在燒結煙氣脫硝具有一定優勢，為鋼鐵企業燒結煙氣治理提供的新的方向。
關鍵詞：燒結煙氣；脫硝；菠萝蜜视频网站入口地址氧化
1 引 言
近些年，大氣汙染問題備受關注國人和政府的關注。二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOx）是主要的大氣汙染物，它會導致如光化學煙霧、酸雨和菠萝蜜视频网站入口地址破壞等一係列的環境問題，對人民的生產生活造成了嚴重的危害[1]。燃煤發電行業和鋼鐵行業作為主要汙染源，其中燃煤行業已有較為成熟穩定的脫硝工藝，而鋼鐵行業的煙氣治理尚未引起足夠的重視。2017 年環保部( 現生態環境部) 將汙染排放標準限值修改為SO2 50 mg/m3、NOx 100 mg/m3。隨著國家標準對燒結煙氣汙染物排放限值的不斷修訂和環保要求的不斷提高，以往對燒結煙氣的單一治理方式已經無法適應當今環保形勢的要求，燒結煙氣作為鋼鐵企業大氣汙染的主要來源，現在乃至今後都將是鋼鐵企業環保治理的重點。
2 鋼鐵企業燒結煙氣成分及特征
與火電廠燃煤鍋爐不同的是，鋼鐵行業生產工序複雜，汙染源數量多。在鋼鐵冶煉工序中，燒結過程所排放的煙氣是體量很大、汙染物種類較為集中且濃度較高的一種工業廢氣。燒結煙氣中包含的主要大氣汙染物有SO2、NO、Hg 等重金屬以及二噁英等有機汙染物。據統計，每生產1t 燒結礦大約產生4000-6000ml 的煙氣，其攜帶粉塵量較大，一般含塵量為0.5-15g/m3，且含有SOx、NOx 等酸性氣態汙染物。因此燒結煙氣的治理與淨化是冶金行業大氣汙染物節能減排的重點。
鋼鐵企業燒結煙氣特征如下[2]：
（1）煙氣量大且分布不均勻。每生產一噸燒結礦大約產生4000-6000m3 煙氣，因透氣性差異和輔料不均等原因，造成煙氣係統阻力變化較大，很終導致煙氣量變化大，變化幅度可高達40% 以上。
（2）隨著生產工藝的變化，燒結煙氣的溫度變化範圍一般在120-180℃，達不到電廠鍋爐煙氣脫硝SCR 反應所需要的溫度350℃。
（3）煙氣含濕量大，為了提高燒結混合料的透氣性，混合料在燒結前必須加適量的水製成小球，所以燒結煙氣的含濕量較大，按體積比計算，水分含量一般在10% 左右。含氧量一般為15%-18%。
（4）汙燒結煙氣成分複雜。除二氧化硫外，含有多種腐蝕性氣體和重金屬汙染物。包括HCI、HF、NOx 等腐蝕性氣體，以及鉛、汞、鉻、鋅等有毒重金屬物。
3 主流脫硝技術的對比
煙氣脫硝技術按照其作用原理的不同，可分為催化還原、吸收和吸附三類。按工作介質的不同大致可分為幹法煙氣脫硝技術和濕法煙氣脫硝技術兩類。其中幹法包括選擇性非催化還原法（SNCR）、選擇性催化還原法（SCR）、固體吸附法、碳還原法、催化分解法、電子束照射發（EBA）、脈衝電暈等離子體法（PPCP）等；濕法有氧化法、吸附法、生物法等[3,4]。本文結合鋼鐵企業燒結煙氣的特點分析幾種應用較廣泛的脫硝技術中。
（1）選擇性催化還原脫硝（SCR）SCR 即為選擇性催化還原技術，近幾年來發展較快，在西歐和日本得到了廣泛的應用，目前氨催化還原法是應用得很多的技術。它沒有副產物，不形成二次汙染，裝置結構簡單，並且脫除效率高（可達90% 以上），運行可靠，便於維護等優點。選擇性是指在催化劑的作用和在氧氣存在條件下，NH3 優先和NOx 發生還原脫除反應，生成氮氣和水，而不和煙氣中的氧進行氧化反應。然而，由於我國燒結煙氣溫度較低，不能達到SCR 的操作溫度且投資運行成本高，故無法直接應用到燒結煙氣脫硝。
（2）選擇性非催化還原脫硝（SNCR）
SNCR 即選擇性非催化還原技術，是一種不用催化劑，在850 ～ 1100℃的溫度範圍內，將含氨基的還原劑（如氨水，尿素溶液等）噴入爐內，將煙氣中的NOx 還原脫除，生成氮氣和水的脫硝技術。SNCR 技術主要應用於火電廠煙氣脫硝，該技術投資少、設備簡單、無催化劑，但脫硝效率相對較低，通常在40% 左右，且反應溫度較高，主要應用於窯爐設施，因此不適用於燒結煙氣的工況。
（3）活性炭脫硝
活性炭脫硝技術可以分為吸附法、NH3 選擇性催化還原法和熾熱炭還原法。吸附法是利用活性炭的微孔結構和官能團吸附NOx，並將反應活性較低
的 NO 氧化為反應活性較高的NO2。關於活性炭吸附 NOx 的機理，研究人員之間還存在較大的分歧。NH3 選擇性催化還原法是利用活性炭吸附NOx，降低 NOx 與NH3 的反應活化能，提高 NH3 的利用率。熾熱炭還原法是在高溫下利用炭與 NOx 反應生成CO2 和N2，優點是不需要催化劑，固體炭價格便宜，來源廣，反應生成的熱量可以回收利用。然而動力學研究表明，O2 與炭的反應先於NOx 與炭的反應，故煙氣中O2 的存在使炭的消耗量增大。但活性炭裝置建設費用和運行費用十分高昂，是其他燒結煙氣治理裝置的3 ～ 5 倍，活性炭消耗量大，噴射氨增加了粘附力，造成吸收塔內氣流分布不均勻，再加上環保投入效益較低，難以普及。
（4）菠萝蜜视频网站入口地址氧化脫硝
菠萝蜜视频网站入口地址氧化法脫硝主要是利用菠萝蜜视频网站入口地址的強氧化性，將不可溶的低價態氮氧化物氧化為可溶的高價態氮氧化物，然後在洗滌塔內將氮氧化物吸收，達到脫除的目的[5]。該脫硝技術在不同的 NOx 等汙染物濃度和比例下，可以同時高效率脫除煙氣中的 NOx、SO2 和顆粒物等汙染物。同時還不影響其他汙染物控製技術，是傳統脫硝技術的一個高效補充或替代技術。其脫硝效率為60-90%，反應機理是：
NO+O3 → NO2 ﹢ O2 （1）
NO2+O3 → NO3+O2 （2）
NO3+NO2 → N2O5 （3）
菠萝蜜视频网站入口地址氧化脫硝工藝簡單，占地麵積小，運行維護簡單，可同時實現SO2 和NOx 脫除。綜上所述，菠萝蜜视频网站入口地址氧化脫硝技術應用於鋼鐵企業燒結煙氣很為合適、合理，這種技術逐漸在在國內鋼鐵行業進行應用。
4 工程案例分析驗證
南方某大型鋼鐵企業回轉窯爐廢氣排放口的煙氣為750000 m3/h，煙溫為160℃，氮氧化物含量為220 mg/m3。技術協議要求在煙氣中投入50 kg/h 菠萝蜜视频网站入口地址後，煙氣出口氮氧化物濃度 ≤ 170mg/m3。
4.1 工藝描述及流程
燒結回轉爐高溫處理含鋅物料，煆燒溫度 800-1200℃，所產生的煙氣受含鋅物料中的雜質成分影響，主要含煙塵、二氧化硫、氮氧化物、氧等等。窯爐出口煙氣溫度 400℃左右，煙氣經過靜電除塵等措施後出口溫度 160℃左右。菠萝蜜视频网站入口地址脫硝很佳的工作範圍 120℃左右，在160℃左右菠萝蜜视频网站入口地址會少量分解，如果在塔內加菠萝蜜视频网站入口地址，煙氣速度過快，在塔內無法保證氧化吸收效率，所以菠萝蜜视频网站入口地址必須加到煙道中。利用菠萝蜜视频网站入口地址發生器製備菠萝蜜视频网站入口地址，通過布氣裝置把菠萝蜜视频网站入口地址氣體均布到煙氣管道截麵，在管道中設置煙氣混合器，使菠萝蜜视频网站入口地址與含NOx 的煙氣在煙氣管道中充分混合並發生氧化反應，將煙氣中的NOx 氧化為容易吸收的 NO2 和 N2O5。再利用脫硫洗滌塔，對 NO2 和 N2O5 進行吸收反應，生成硝酸鹽與亞硝酸鹽，從而達到脫硝效果，很終尾氣通過煙囪達標排放，工藝流程見圖1 所示。
4.2 菠萝蜜视频网站入口地址發生係統
在燒結機脫硫係統前增設一套完整的50kg 菠萝蜜视频网站入口地址脫硝設施，該項目工程的菠萝蜜视频网站入口地址氧化脫硝係統主要由氧氣源供應係統、菠萝蜜视频网站入口地址發生係統以及投加係統等組成。
氧氣源係統：氧氣壓力 0.1MPa，氧氣純度99.5% 以上。
菠萝蜜视频网站入口地址發生器係統 ：由菠萝蜜视频网站入口地址發生器，控製係統、冷卻水係統、檢測儀器儀表等組成。氧氣經露點檢測後通過精密過濾器過濾、減壓穩壓後進入菠萝蜜视频网站入口地址發生室。在菠萝蜜视频网站入口地址發生室內，部分氧氣通過中頻高壓放電變成菠萝蜜视频网站入口地址，產品氣體經溫度、壓力、流量監測調節後由菠萝蜜视频网站入口地址出氣口產出。菠萝蜜视频网站入口地址發生室上設有菠萝蜜视频网站入口地址取氣口，通過在菠萝蜜视频网站入口地址發生器配備的菠萝蜜视频网站入口地址濃度檢測儀在線監控菠萝蜜视频网站入口地址發生器的出氣菠萝蜜视频网站入口地址濃度，通過控製係統算出菠萝蜜视频网站入口地址產量。菠萝蜜视频网站入口地址發生器中的冷卻水通過板式換熱器與工廠提供的外循環冷卻水進行熱交換。采用內循環的方式保證進入菠萝蜜视频网站入口地址發生器的冷卻水質量。圖2 展示了菠萝蜜视频网站入口地址發生器現場圖片。
菠萝蜜视频网站入口地址投加係統：采用多點均衡布氣的專用布氣器，保證菠萝蜜视频网站入口地址氣體與煙氣充分混合，阻力小，不堵塞，可在現有煙道上進行改造。
4.3 測試結果及分析
脫硝改造工程的實施，可將NOx 的排放降低34% 以上，排放濃度遠遠優於技術協議要求排放限值低於170mg/m3 要求；同時，可提升煙氣處理係統脫硝效率由原來的10% 升至71.5% 以上，氮氧化物排放濃度將穩定達到《鋼鐵燒結、球團工業大氣汙染物排放標準》（GB28662-2012）中特別排放限值要求。
針對該鋼鐵公司實際情況，相比傳統催化氧化脫硝工藝，本工程采用菠萝蜜视频网站入口地址氧化脫硝具有如下優點：
①溫度要求低，適應性廣，對燒結煙氣尤其適用；②菠萝蜜视频网站入口地址脫硝設施安裝對運行生產基本無影響；③不需要改造吸收塔，僅需在吸收塔煙道入口設置菠萝蜜视频网站入口地址投加裝置，改造難度小；④脫硝效率高，反應速率快；
⑤副產物成分為硝酸鈣及亞硝酸鈣，可直接作為建材添加劑綜合利用[6]。
5 結 論
（1）燒結煙氣采取菠萝蜜视频网站入口地址氧化脫硝工程，能夠降低NOx 汙染物排放總量，節約排汙費用，改善大氣環境。
（2）菠萝蜜视频网站入口地址氧化應用於鋼鐵企業工程案例相對較少，該工程案例為燒結煙氣脫硝處理指出了新方向。
（3）燒結煙氣成分複雜，處理方式種類多，應根據工程實際情況，合理選擇適合的煙氣處理技術。
參考文獻
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