烧结烟气特点及处理技术的发展趋势

ｃａｔａｉｙｔｉｃ
ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ，ｓｃＲ）。ｓｃＲ技术已经比较成熟，这种技术在日本、欧洲和美国等国家得到了广泛应用，由于该方 法能够达到８０％～９０％的Ｎ０。降低率，因而该技术在烟气排放标准严格的国家得到广泛应用，该方法被认 为是目前最经济和可靠的脱硝技术。在没有催化剂的情况下，向烟气中加入还原剂（ＮＨ，等），在高温下 （９００一１１００℃）使其与Ｎ０发生还原反应，这种方法称为选择性非催化还原（（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ
３．３
ＮＯ。的脱除 氮氧化物是指空气中主要以一氧化氮和二氧化氮形式存在的氮的氧化物。空气中含氮的氧化物有一
氧化二氮（Ｎ：Ｏ）、一氧化氮（ＮＯ）、二氧化氮（Ｎ０：）、三氧化二氮（Ｎ：Ｏ，）等，其中占主要成分的是ＮＯ和Ｎ０：， 一般将两者统称为氮氧化物，用ＮＯ；表示。其中烧结生产过程Ｎ０。排放量约占钢铁厂ＮＯ。排放总量的一般 左右。烧结过程中的ＮＯ，主要来源于烧结过程中燃料的燃烧，烧结生产中的燃料分为点火燃料和固体燃料 两种。降低燃烧过程中ＮＯ。排放技术已经得到了广泛的研究和应用。目前降低ＮＯ，排放技术可以分为低 ＮＯ。燃烧技术和烟气处理降低Ｎ０，技术两大类。通过对Ｎ０，的生成机理研究可以发现，燃烧条件对Ｎ０，的 生成和排放有很大影响，适当调整燃烧条件，就有可能减少Ｎ０。的生成和排放。通过改变燃烧条件来控制 Ｎ０。生成的技术成为低Ｎ０。燃烧技术，在实际应用中，可以采取低氧燃烧、空气分级燃烧、燃料分级燃烧及 低ＮＯ，燃烧器等工艺方式来实现低ＮＯ，的生成和排放。 采用改进燃烧技术来控制ＮＯ。的效果比较好，并且投资费用和运行费用都较低，但Ｎ０。降低率不高，一 般不超过７５％，要进一步降低ＮＯ。的排放，就必须采用烟气脱硝技术。烟气脱硝技术按照脱除原理可以分 为催化分解、催化还原、非催化还原、吸收法、吸附法、电子柬法等，按照工作介质可以分为干法和湿法两种。 利用还原剂ｃＨ。、ｃ０、Ｈ：、ＮＨ，等，在一定温度和催化剂的作用下将ＮＯ。还原成Ｎ：，这种方法称为催化还原 法。在ＮＯ，的还原过程中，根据还原剂是否与Ｏ：反应，催化还原分为非选择性还原和选择性还原。如果还 原剂在与ＮＯ发生反应的同时还与０：发生反应，这种还原称为非选择性催化还原，如果还原剂在催化剂的 作用下只与ＮＯ发生还原反应（或者与Ｏ：的反应很少），这种反应称为选择性催化还原（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ
１
烧结烟气的产生及其特点
烧结是钢铁冶炼中的一个重要环节，是将各种不能直接入炉的炼铁原料，如粉矿、高炉炉尘、杂副料等
配加一定的燃料和熔剂，加热到１３００～１５００℃，使粉料烧结成块状的工艺。烧结过程中将产生大量烟气，烟 气是烧结混合料点火后，随台车运行，在高温烧结成型过程中所产生的含尘废气。据统计，每生产１ｔ烧结矿 大约产生４０００～６０００ｍ３的烟气，其中，机头烟气量一般为３６００～４３００ｍ３／ｔ烧结矿。 烧结烟气与其他环境含尘气体有着较大的区别，其主要特点是： （１）烟气量大，每生产１ｔ烧结矿大约产生４０００—６０００ｍ３的烟气。 （２）烟气温度波动较大，随工艺操作状况的变化，烟气温度一般在１００—２００℃上下。 （３）烟气携带粉尘量较大，含尘量一般为０．５～１５９／ｍ３。 （４）烟气含湿量大。为了提高烧结混合料的透气性，混合料在烧结前必须加适量的水制成小球，所以烧 结烟气的含湿量较大，按体积比计算，水分含量一般在１０％左右。 （５）含有腐蚀性气体。煤气点火及混合料的烧结成型过程，均将产生一定量的ｓＯ，、ＮＯ。等酸性气态污 染物，它们遇水后将形成稀酸，造成大气污染和金属部件持续腐蚀。 （６）二氧化硫排放量较大。烧结过程能够脱除混合料中８０％～９０％的硫，烧结车间的ＳＯ：初始排放大 约为６～８ｋｇ／ｔ（烧结料）或（５００一１０００）ｘ
ｎｏｎБайду номын сангаасｃａｔａｌｙｔｉｃ ｒｅｄｕｃ—
ｔｉｏｎ，ｓＮｃＲ）。该方法投资低，脱硝效率在３０％～６０％，适用与对脱硝效率要求不是很高的场合。湿法脱硝 系统复杂，用水量大，并有水的二次污染问题，在大规模烟气处理中很少应用。与脱硫工艺选择一样，在一 个具体工程中要选择哪种脱硝工艺也应该考虑工艺技术特点、经济指标、工程条件、国家政策等各方面因素。 ３．４烟气处理发展趋势 近年来，由于环保要求的提高，烟气排放都要求同时控制ＳＯ：和ＮＯ，的排放。若用两套装置分别脱硫 脱硝，不但占地面积大，而且投资、操作费用高。所以目前开发既廉价又高效可以同时脱硫脱硝的新技术、 新装备是国内外烟气净化技术研究的总趋势。目前许多国家和地区都开展了烟气同时脱硫脱硝技术的研 发工作，有的还进行了工业应用。其中，活性炭联合脱硫脱销工艺技术就是其中的一个典型代表。 活性炭吸附技术经过４０多年的研究与改进，在烧结烟气治理方面积累了丰富的经验，能将脱硫、脱硝、 脱二恶英、脱重金属、除尘一体化设计，是一种适合于烧结烟气治理并能使废物资源化利用的先进技术。活 性炭吸附工艺主要由吸收、解吸和硫回收三部分组成。烟气由增压风机弓ｆ入吸收塔，在吸收塔入口前喷入 氨，吸收塔由前室、中室和后室组成，烟气依次经过从而得到净化，净化后的烟气进入烟囱排放。活性炭由 塔顶加入到吸收塔中，并在重力和塔底出料装置的作用下向下移动。吸收了ｓＯ：、重金属等的活性炭经传送 装置送往解析塔。 解析塔的作用是将活性炭吸附的ｓＯ：释放出来，同时在适宜的温度和停留Ｂ寸间等条件下，二恶英可分
的除尘器——静电一布袋复合除尘器，这种电袋复合除尘器结合了两种主要的除尘机理，对不同粒径和浓
度的粉尘最佳收集效果达到最高除尘效率，以满足日益严格的环保要求，这也是烧结烟气粉尘处理的趋势 方式。
３．２
ＳＯ，的脱除 我国钢铁企业排放的ｓＯ：排放量仅次于电力工业和工业锅炉居第三位，钢铁企业排放的ｓＯ，中５０％～
烧结烟气处理方式及发展趋势
３．１粉尘的处理 粉尘捕集与回收是烧结烟气处理的基本要求，人们很早就开始了对此技术的研究。研究结果表明，粉 尘的粒径、粒径分布、粉尘的基本性质等对粉尘脱除装置的性能影响很大，特别是对烧结烟气来说，其难度 在于去除废气中极细颗粒空气悬浮物（０．１２５斗ｍ～０．２５斗ｍ）。 按除尘原理和方式的不同，可将除尘实施归为四大类： Ｉ．机械式除尘器。含尘气体的作用力是重力、惯性力及离心力。在实际运用中如重力沉降室、惯性除 尘器及旋风除尘器等。 Ⅱ．湿式除尘器。湿式除尘器是以水或其他液体为捕集粉尘粒子介质的除尘设施。如喷淋洗涤器、自 激式除尘器、水膜除尘器、喷雾塔、文丘里除尘器等。 Ⅲ．过滤式除尘器。过滤式除尘器是含尘气体与过滤介质之间依惯性碰撞、扩散、截留、筛分等作用，实 现气固分离的除尘设施。根据所采用过滤介质和结构形式的不同，可以分为：袋式除尘器、颗粒层除尘器等。 Ⅳ．电除尘器。利用静电力将系统中的粉尘捕集清除的装置。 在烧结厂，对烧结烟气的除尘处理方式主要有过滤式除尘器和电除尘器两种。特别是对机头烟气，由 于其烟气量较大，广泛采用电除尘器方式对其进行处理。应该讲，无论是电除尘器和过滤式除尘器在生产 应用中都是已经非常成熟的技术。电除尘器因其处理烟气量大，压力损失小，除尘效率高等特点而被广泛 应用。袋式除尘器的的优点是除尘效率不受粉尘电阻率特性的影响，捕集微米、亚微米级粉尘效率高。近 些年，人们提出了将两种高效的除尘方式（静电除尘和布袋除尘）有机结合在一起开发出一种新型更加高效
７０％来自烧结工序，因此控制烧结机生产过程中ｓ０：的排放也十分重要。通常烧结烟气ｓ０：减排和控制措 施主要有低硫原料配人法、高烟囱扩散稀释法、烧结烟气脱硫法三种。其中低硫原料配入法是从源头实现 控制的方法，符合清洁生产的要求，但受资源、成本等多种条件限制往往不能完全实现。高烟囱扩散稀释法 虽然能暂时解决区域环境ｓＯ：污染，但随之会带来二次污染、酸雨等问题。绝大多数专家认为烧结烟气脱 硫法是解决烧结烟气脱硫的现实、有效的方法。 目前，脱硫工艺基本上可以分为三类：湿法、干法和半干法。一般来说，湿法脱硫工艺的脱硫剂采用浆
１０一。
２烧结烟气中主要污染物及危害
自从有大规模人类活动以来，大气污染的现象就存在了。大气污染是指大气中的污染物含量超过环境 承载力，使大气质量发生恶化的现象。钢铁行业包含大量物料的输送、转化和加工过程，产生大量粉尘。其 中烧结烟气中主要污染物有粉尘、二氧化硫、氮氧化物等，如果不加处理直接排放到大气中，会带来严重的 环境污染事故。 ２．１粉尘污染及危害 烧结工序中，烧结原料在装卸、破碎、筛分和贮运过程中均将产生含尘废气。同样，烧结矿在破碎、筛 分、冷却、贮存和转运的过程中也将产生含尘废气，粉尘对人体的危害程度取决于人体吸入的粉尘量、粉尘 侵入途径、粉尘沉着部位和粉尘的物理性质、化学性质等因素。粉尘的粒径不同，对人体的危害也不同，２斗ｍ 至１０ｕｍ的粉尘对人体的危害最大。此外，荷电粉尘、溶解度小的粉尘、硬度大的粉尘、不规则形状的粉尘， 对人体危害也较大。
５６９
解约８０％，活性炭经筛分后重新再利用。在这个过程中需要对其进行加热及冷却。释放出来的ＳＯ：可制硫 酸或液体ＳＯ：，解析后的活性炭经传送装置送往吸收塔重新用来吸收ＳＯ：和ＮＯ，等。在吸附塔中ＮＯｘ与加 氨发生的ＳＣＲ、ＳＮｃＲ等反应，从而去除ＮＯ，。粉尘在通过吸附塔时被活性炭吸附，在解析塔底端的振动筛 被分离，振下的为净化系统的终产物。 活性炭吸附技术与其它脱硫脱硝技术相比，其最大的优势是在一个系统中能去除多组分污染物，并且 能将ｓＯ：作为资源回收利用。 （１）可以联合脱除ＳＯ：、ＮＯ。和粉尘。ＳＯ：脱除率可达到９８％以上，ＮＯ。的脱除率可达８０％，同时吸收塔 出口烟气粉尘含量可控制在２０ｍｇ／ｍ３以下，不需要任何其它除尘装置即可将烟气排至烟囱。 （２）ＳＯ，的脱除率可高达９８％。 （３）脱除碳氢化合物，如二恶英、重金属如水银及其它有毒物质。 （４）无需工艺水和废水处理。 （５）无需烟气再热，出口温度大大高于露点。 （６）产生可出售的副产品如液态ＳＯ：、硫酸等。 （７）操作简单，运行维护方便。
５６７
２．２
Ｓ０：污染及危害 钢铁企业排放的ｓ０：中４０％～７０％来自烧结工序，减排ｓＯ：已成为我国环境保护的重点，因此控制烧
结机生产过程中ｓＯ：的排放已经成为降低我国钢铁行业ＳＯ：乃至全国ＳＯ：排放的必要措施。二氧化硫的主 要危害体现在以下两个方面，一是空气中二氧化硫浓度过高易形成酸雨。酸雨破坏生态环境，使河流湖泊 的酸度增加，危及水中生物的生存，而且酸雨还会减缓植物的生长，甚至造成植物的死亡。其次，酸雨还会 损坏雕塑及建筑物，造成巨大的经济损失；二是空气中二氧化硫浓度过高对人体健康也会造成危害。经研 究证实，大气中二氧化硫年平均浓度超过ｏ．１１５ｍｇ／ｍ３，对人体健康就会产生不利的影响，会对人的鼻腔和呼 吸道黏膜产生刺激感，浓度增加时还会出现鼻腔出血，呼吸受阻。 ２．３氮氧化物（Ｎ０。）的危害 烧结烟气排出的氮氧化物主要是一氧化氮（Ｎ０）和二氧化氮（Ｎ０：），总称ＮＯ，。Ｎ０。中的ＮＯ与血液中 血红蛋白的亲和力比Ｃ０还强，通过呼吸道及肺进入血液，使其失去输氧能力，产生与ｃＯ相似的严重后果。 Ｎ０还很易氧化成剧毒的Ｎ０：，进入肺脏深处的肺毛细血管，引起肺水肿，同时还能刺激眼黏膜，麻痹嗅觉。 ３
５６８
液形式，脱硫副产物含水量较高，需要浓缩脱水后才能得到含水量较低的副产物；干法脱硫采用干态脱硫 剂，脱硫副产物也是干态的固体；半干法介于湿法和干法两者之间，脱硫剂以雾化或加湿的小颗粒形式存在 于脱硫过程中，副产物是干态的固体。湿法脱硫主要包括石灰石一石膏法、海水法、氢氧化镁法和氨吸收法 等；干法脱硫包括烟道内喷钙尾部烟气增湿活化脱硫法（ＬＩＦＡｃ）、电子束法和荷电干粉法等；半干法包括喷 雾干燥法（ＳＤＡ）、增湿灰循环脱硫法（ＮＩＤ）、循环流化床脱硫法（ＣＦＢ）等。经过近些年的不断探索，目前石 灰石一石膏法、钢渣法、氨硫铵法和循环流化床脱硫工艺都有在烧结烟气脱硫治理中应用。在一个具体工 程中要选择哪种脱硫工艺应该考虑几方面因素：工艺技术特点、经济指标、工程条件、国家政策等。
烧结烟气特点及处理技术的发展趋势
鲁
健
（上海宝钢股份炼铁厂原烧技术组２０１９００）
摘要
烧结是钢铁冶炼中的一个重要环节，在烧结过程中将产生大量烟气，据统计，每生产１ｔ烧结矿大约产生
４０００—６０００ｍ３的烟气，其携带粉尘量较大，一般含尘量为Ｏ．５～１５９／ｍ３，且含有部分腐蚀性气体，如ｓ０。、Ｎ０。等酸
性气态污染物，它们遇水后将形成稀酸，造成大气污染和金属部件持续腐蚀。随着国家环保政策的日益严格，充分 研究烧结烟气特点，从而对其迸行综合处理以达到国家排放标准逐渐成为各个钢铁厂迫在眉睫的任务。本文详细 探讨了烧结烟气的产生及特点，并就烧结烟气综合处理技术提出了一些建议，供各钢铁厂参考。 关键词烧结烟气脱硫脱硝综合治理