中国烧结机烟气脱硝调研报告

中国烧结机脱硝的技术和市场调研报告

1、钢铁行业烧结烟气的特点

钢铁冶炼行业是高耗能重污染的一个行业。有数据显示，在冶炼钢铁过程中铁矿烧结工序会产生约48％的NOx和51％～62％SOx，是SO

和NOx的最大污染物来源。

2

钢铁行业在高温烧结过程中会产生SO2、NOx、HCl、HF、CO2、CO和二恶英等多种污染物和粉尘的废气。由于烧结工艺及原料成分和配比的不稳定性，烧结烟气的成分比较复杂，烟气流量、温度和污染物浓度变化幅度较大。

英国规定氮氧化物200-310 mg/m3；现行国家标准《工业窑炉大气污染物排放标准》中未对钢厂烧结单元氮氧化物排放有限制；在《钢铁工业大气污染物排放标准-烧结（报批稿）》中规定新建企业限值为400mg/m3，现有企业限值为500mg/m3；河北省地方标准《钢铁工业大气污染物排放标准》已于2011年11月15日由河北省环境保护厅、河北省质量技术监督局联合发布，并于2011年11月30日起正式实施。此排放标准中确定新建企业限值为400mg/m3，现有企业限值为500mg/m3。山东《钢铁工业污染物排放标准DB37 990-2008》中规定新建企业限值为200mg/m3，现有企业限值为200mg/m3。

2012年2月29日，环保部相关负责人透露，我国即将颁布实施钢铁烧结机烟气排放标准，目前正在制定保障烧结机脱硫建设和运行的优惠政策。另外，环保部正在拟定分省大气污染物减排目标责任书，时间表正在排定中。“十二五”期间，新建烧结机应配套安装脱硫脱硝设施，全面推进现役烧结机烟气脱硫工程。到2015年末，所有烧结机和位于城市建成区的球团生产设备实施烟气脱硫，脱硫效率达到80%以上；位于城市建成区的烧结机，应建设烟气脱硫脱硝一体化示范工程，开展二氧化硫、氮氧化物、二噁英等多种污染物协同控制；530台共7.8万平方米（单机烧结面积90平方米以上）烧结机要新建脱硫设施，23台共0.7万平方米烧结机要建设脱硫脱硝一体化示范工程。此外，对于已投运的烧结机烟气脱硫设施，不能稳定达标排放的、实际使用原料硫分超过设计硫分的以及部分烟气脱硫的，应通过脱硫设施改造、加强管理等措施，增强减排能力。“十二五”期间，已投运的129台共1.7万平方米烧结机烟气脱硫设施要进行改造。

可以肯定，“十二五”及以后的一段时间内，烧结机烟气脱硝的市场必将开启，并且逐步扩大，会成为继火电燃煤烟气脱硝之后的另一个环保脱硝的新兴市场。

1.1 烧结烟气的特点

与燃煤锅炉烟气相比，烧结烟气有很大的不同。烧结烟气的特点：

1）烟气量比较大。每生产1t烧结矿大约产生1500～6000m3的烧结烟气。

2）烟气温度变化较大。一般在60～180℃范围内变化，常见的烧结烟气温度多在120～160℃之间。

3）烟气含尘量较大，粒径大于50μm的粗颗粒粉尘较多，粉尘粘性较强。

4）含湿量大，露点较高。一般体积含湿量在10％左右，露点温度一般为65～80℃。

5）烟气含氧量高，一般为15％～18％，对于污染物处理有较大的影响。

6）SO

2和NOx浓度变化比较大。SO

2

浓度一般在300～800 mg/m3范围内，高浓度能达到

2000～4000 mg/m3。NOx浓度一般在150～300 mg/m3范围内，高浓度能达到500～600 mg/m3。

7）烟气中含有多种污染物成分，腐蚀性和有毒气体有HCl、HF和CO等，有毒物主要是二恶英和重金属。钢铁行业二恶英的排放量居第二位，仅次于垃圾焚烧行业，未来会成为必须处理的污染物。

1.2 烧结烟气处理的难点

与锅炉燃煤烟气的后处理方法相比较，烧结烟气的处理难点主要有：

1）烟气温度比较低，同时波动较大，脱硫温度范围比较合适，但是脱硝温度范围太低；

2）烟气含氧量高，对于烧结烟气的脱硫和脱硝处理有较大的影响；

3）一般情况下，SO

2

和NOx浓度平均浓度较低，并且浓度变化范围比较大，不够稳定；

4）烧结机头除尘效果一般较差，烟气中含尘量比较高，同时粉尘粘度较高；

5）烟气中含有多种污染物组分，主要有HCl、HF、CO、二恶英和重金属等，协同处理的难度比较高；

2、现有烧结机脱硝的研究和方法

由于钢铁行业烧结机烟气与火电厂燃煤锅炉烟气有很大的区别，所以直接把锅炉烟气的脱硫和脱硝方法应用于烧结烟气，会产生很多的问题，尤其是对于烧结机脱硝而言。烧结机烟气的温度太低和含氧量太高，很难直接应用火电厂锅炉烟气的SCR或者SNCR工艺脱硝，这是一个很大的限制。

把烧结烟气脱硝与脱硫分开，不仅难以进行，而且成本太高。现有的研究主要是对烧结烟气同时进行脱硫和脱硝。工艺可以分为干法和湿法。干法工艺包括碱性喷雾干燥法、固相

吸附（吸收）和再生法、吸附剂喷射法等。湿法工艺包括氧化吸收法和铁的螯合物吸收法。国外国内研究主要集中于干式同时脱硫脱硝工艺。

2.1 烧结烟气同时脱硫脱硝的方法

2.1.1 电子束照射法

电子束照射法（ER法）是一种典型的碱性喷雾干燥法，在我国有应用。该方法的原理是在烟气进入脱硫脱硝反应器之前加入氨气，然后在反应器中用电子加速器产生电子束照射烟气，使水蒸气、氧气等分子激发产生高能的自由基，这些自由基会很快氧化烟气中的SO

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和NOx，产生硫酸和硝酸，再和预加入的氨气反应形成硫酸铵和硝酸铵复合化肥。电子照射工艺脱硫效率一般在90％以上，同时脱硝效率能到达80％以上。工艺不产生废水和废渣，副产品做复合肥料使用。工艺结构和操作都比较简单，运行稳定，对烟气符合的变化适应性比较强，占地面积小。

1970年日本荏原公司（Japan Ebara）首先提出电子束照射烟气脱硫技术。我国从上世纪80年代中期开始研究ER法同时脱硫脱硝。中国工程物理研究院成功建造ER法工业中试试验装置，烟气处理量为12000 m3/h。

2.1.2 NOxSO法

NOxSO法是一种干式的吸附再生技术，原理是采用浸渍了碳酸钠的Al

2O

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圆球作为吸附剂，

同时脱除烟气中的二氧化硫和氮氧化物。吸附剂饱和后用高温空气加热释放出NOx气体。该方法能够产生出高质量的硫。工艺的脱硫效率能达到90％以上，脱硝效率为70％～90％。缺点是需要大量的吸附剂，设备庞大，运行动力消耗较大。

1979年，NOxSO工艺在美国得到研发，并于1993年建成规模为5MW的试验装置。该装置经过10000h的运行，脱硫效率为95％，脱硝效率为85％。

2.1.3 活性炭吸附法

用活性炭吸收同时实现脱硫脱硝的方法最早由德国Bergbau-Forschung公司开发，主要原理是用活性炭吸附二氧化硫，并在氨还原NOx过程中起到催化剂作用，消耗的吸附剂在高温下再生。烟气首先进入含有活性炭模块的移动床吸收塔，进行脱硫和脱硝。该吸收塔由两部分组成，活性炭在垂直吸收塔内由重力从第二段的顶部下降到第一段的底部，烟气水平通过吸收塔的第一段，在此过程中实现脱硫。烟气之后进入第二阶段，通过喷入氨进行脱硝。吸附饱和后的活性炭模块通过热解吸，回收得到的二氧化硫用于制取硫酸。在整个过程中，