烧结机头烟气超低排放现状总结

烧结机头烟气超低排放现状总结
摘要：烧结烟气超低排放考核标准是目前较为严格的烟气治理要求，同时又由于烧结烟气所具有的
特点，加大了治理难度。

各钢铁企业所选用的治理技术虽不尽相同，但都寻求更加经济高效的治理路线。

本
文通过对唐山地区某公司烧结烟气静电除尘+湿电、石膏法脱硫、SCR脱硝技术原理进行描述，以及设施相
关参数进行简述，对实际运行过程中遇到的问题及解决方法进行说明，同时对各工艺相互之间的配合达到超
低排放要求的难易程度进行总结。

关键词：烧结机头烟气；超低排放；催化剂
钢铁烧结机排放的颗粒物、二氧化硫（SO2）、氮氧化物等废气污染物分别占其钢铁企业排放总量的35%、85%、40-80%以上。

因此，烧结工序是钢铁企业大气
污染防治的一个重点环节【1】。

2000年以来，先进的静电除尘器逐步取代多管、
旋风除尘器，在烧结机上得到广泛应用，烧结机烟粉尘得到了有效治理，粉尘排
放可保持在40-50 mg/m3。

“十一五”以来，随着烧结烟气脱硫工作的全面实施，钢铁烧结SO2排放量逐步下降，硫排放值低于50 mg/m3。

“十二五”以来，随着
国家将氮氧化物（NO X）列为污染物总量控制的约束性指标，将NOx的排放值控制在100 mg/m3。

2021年，钢产值较高的唐山市发出了《唐山市人民政府关于执行
钢铁、火电行业大气污染物排放特别要求的通知》，通知要求自2021年5月1
日起，现有长流程钢铁企业开始执行大气污染物排放特别要求，要求颗粒物排放
＜5 mg/m3、NOx排放＜35 mg/m3、硫排放＜20 mg/m3、标态干基、基准氧体积分
数＜16% 的折算值。

唐山地区执行钢铁、火电行业大气污染物排放特别要求已有
近两年的时间，现就唐山地区某公司烧结烟气超低排放情况进行总结说明。

1 烧结烟气的特点
烧结机头抽风箱排出的机头废气和机尾料在破碎、筛分、冷却操作过程中产
生的废气就是我们所说的钢铁烧结烟气，钢铁烧结烟气的主要特点是烧结烟气流
量以及烟气中污染物浓度变化幅度大，主要原因是烧结工艺原料成分多及配比不
稳定，导致烧结烟气中含有多种成分，而且十分复杂。

由于整个烧结过程中涉及到的反应比较多，以至于现在治理钢铁烧结烟气的难度变得越来越大【2】。

烧结烟气主要特点有以下几点:
（1）烟气量大。

漏风率高，有一部分空气没有通过烧结料层,使烧结烟气量增加，含氧量高。

（2）烧结烟气温度波动大，在正常的情况下烟气温度一般是小于150℃的，但是有时候波动性较大，可能达到200℃左右。

（3）烧结烟气密度大、含湿量大，烟气一般分为干烧结烟气与湿烧结烟气两种，而且两者的密度都很大。

（4）烧结烟气中含有很多有毒气体和腐蚀性的物质，含硫氧化物、含氮氧化物以及二噁英等，烟气中的腐蚀性物质极易腐蚀各种仪器设备。

（5）烧结烟气中的烟尘浓度高，一般浓度能达到10 g/m3，并且很容易在大气中扩散出去，威胁环境空气质量和人类健康。

（6)一氧化碳（CO）含量较高,属于有毒有害气体,危害人体健康。

（5)SO2和NOx含量较高且变化范围大。

烧结原料中含硫、氮量较高,烟气中SO2浓度范围为1000-5000 mg/m3，NOx浓度范围为220-400 mg/m3。

在烧结烟气治理过程中，因受到原料成分复杂等各种因素的影响, 排放烟气流量较大且温度变化范围大，这些特点使得烧结烟气的超低排放处理技术增加了难度【3】。

2 硫超低排放
铁矿中含有0.04%-0.6%左右的硫，是钢铁烧结烟气中SO2最主要的来源，烧结过程所需的少量（约50 kg/吨烧结矿）煤粉、焦粉等固体燃料也带入一定量的硫【1】。

该公司烧结烟气脱硫工艺所选取的石灰石-石膏法已经是比较成熟的脱硫技术，运行稳定，在钢铁行业中运用的也比较多。

具体工艺是将磨成细粉的石灰石
或石灰与水混合成吸收浆液，在吸收塔内，吸收浆液与烧结烟气充分接触混合，
烟气中硫的氧化物与吸收浆液及鼓入的空气进行化学反应从而被脱除，最终反应
生成稳定产物石膏，实现从烟气中脱除硫氧化物【4】。

该公司烧结烟气在2018年建用一座石灰-石膏法脱硫设施，由于硫的波动性
较大，无法达到超低排放要求。

后于2020年进行硫超低排放改造，在对比了改
造成本和设备压头后，最终决定在原有脱硫塔的基础上增加一座脱硫塔，实现双
塔脱硫。

一塔PH运行6.0-6.5，二塔PH运行6.8-7.2，两塔密度运行为1.0-1.1 g/cm3。

自改造至今，硫出口排放值可稳定在2-5 mg/m3。

3 粉尘超低排放
烧结烟气中的粉尘浓度高，一般浓度能达到10 g/m3。

该公司烧结烟气的粉尘超低排放采用的治理路线为机头四室静电除尘+湿式
电除尘器。

静电除尘使用高频电源，湿式电除尘器设有三套额定2400 mA的高频
电源。

通过机头四室静电除尘后，粉尘可达到40-60 mg/m3。

但是距离超低排放的5 mg/m3还有相当大的差距。

经过多方面的考察，在原有湿法脱硫的基础上再增加
一道高效粉尘捕集设施-湿式电除尘器。

湿式电除尘器的阳极材料为玻璃钢材质，玻璃钢湿式电除尘器是以合成树脂为粘合剂，以玻璃纤维及其制品为增强材料，
以碳纤维制品为导电材料而制成的湿式电除尘器。

它具有导电性好、重量轻、耐
腐蚀、阻燃性好、性能稳定、效率高等优点。

除雾效率在99.5-99.7 %之间，出
口酸雾低于0.005 g/Nm3。

非常适合与湿烟气进行组合高效去除粉尘。

在日常运行中，静电除尘器的电场运行38-45 A/400-500 V/580-650 mA/58-70 KV，湿电运行1800-2000 mA。

烟气粉尘排放值为4-5 mg/m3。

4 氮氧化物超低排放
氮氧化物(NOx)是世界各国公认的主要大气污染物之一。

它破坏臭氧层，形成酸雨和光化学烟雾，影响生态环境，危害人类健康，目前氮氧化物的减排已受到人们极大的关注。

随着氮氧化物超低排放约束性考核指标的推进，择性催化还原（SCR）烟气脱硝装置正大规模应用于我国钢铁企业烧结烟气脱硝。

SCR烟气脱硝技术，因其脱硝率高（可达 90%以上）、技术成熟，是钢铁烧结采用低氮燃烧技术后进一步控制NOx排放的首选。

其脱除原理是在催化剂作用下，还原剂NH3选择性地将 NOx还原成N2和H2O,化学反应式如下:
4NO＋4NH3＋O2→4N2＋4H2O
6NO＋6N3→6N2＋6H2O
SCR法脱硝效率高，操作稳定，还原后产物是氮气，不产生二次污染【2】。

催化剂是SCR烟气脱硝技术的核心，其组成、结构和相关参数直接影响 SCR 系统的整体脱硝效果。

目前广泛应用于SCR过程的商业催化剂是VOs/TiO，其催化剂高比表面积(BET=70-100m/g)的锐矿TiO2作为催化剂的载体，V2O5代表催化剂的活性组分【5】。

该公司烧结烟气SCR脱硝系统运行6480 h后出现NOx脱除效率降低的同时硫排放浓度上涨的情况，经停机检修对催化剂进行检查，发现二层催化剂下部有少许结晶。

后将催化剂取样化验分析，可确定为催化剂出现硫酸盐类结晶，降低了催化剂效率，导致氮氧化物控制难度增大，喷氨量上升，同时硫酸盐类受热分解形成SO2致使排放硫升高，据此确定通过对硫酸盐类高温解析的方案对催化剂活化再生。

将催化剂出口温度从280℃逐步提高到320℃、再到350-360℃。

经过活化再生，催化剂效率基本恢复正常，在线硫排放稳步下降到可控范围。

到目前该公司的烧结烟气SCR脱硝系统已运行15000 h，脱硝出口进入到GGH温度在65℃左右，脱硝后净烟气进入到GGH温度在120 ℃左右。

氨水蒸发器出口温度在120-180 ℃。

直燃炉煤气用量在23000 Nm3/h左右，直燃炉出口温度在280-300 ℃，催化剂出口温度在300-320 ℃。

增加风机入口压力控制在微负压状态，烟囱出口温度在120℃左右。

实测值低于30 mg/m3时，喷氨量大约为
500-700 L/h；若遇氮氧化物管控，需要将排放值控制在低于15 mg/m3时，喷氨量大约为800-1000 L/h。

5 结语
通过该公司烧结烟气超低排放情况来看，选用机头四室静电除尘+湿法脱硫+湿式电除尘器+SCR脱硝烧结烟气一体化联合治理技术，再配合烟气循环系统、富氧燃烧技术、低氮燃烧工艺等手段，基本可以达到超低排放的要求。

该公司烧结烟气采用的污染物一体化联合治理技术，经济成本较低，效率较高基本实现了节能减排和循环利用的经济模式。

随着治理技术不断进步，企业大胆尝试，加以时日将会摸索出更加经济高效的钢铁行业烧结烟气污染治理技术。

文献参考：
【1】刘涛，钢铁烧结烟气脱硝新思路.2014.
【2】台炳华.工业烟气净化(第二版)[M]北京治金工业出版社.1999，85-93.
【3】郭婷，李建军，烧结烟气特点及脱硝技术研究.第6期.
【4】徐雷，钢铁行业烧结烟气脱硫脱硝技术.产业经济观察.
【5】姜烨，高翔，吴卫红，张涌新，选择性催化还原脱硝催化剂失活研究综述.中国电机工程学报.第33卷.第44期.。