!大型烧结机烟气净化工艺方案比较与分析

图 1 日本住友烧结烟气活性炭吸附法工艺流程图
世界钢铁
1． 2 循环流化床加选择性催化还原法工艺简介
（ 1） 工艺原理。
在 LJS － CFB 吸收塔中，Ca（ OH） 2 与烟气中 的 SO2 和几乎全部的 SO3 、HCl、HF 等完成化学反 应，主要化学反应方程式如下：
Ca（ OH） 2 + SO2 = CaSO3 ·1 /2H2 O + 1 /2H2 O
（ 2） 工艺简介。 活性炭吸附工艺主要由烟气系统、吸附系统、 解析系统、供氨系统和制酸系统五部分组成。烧 结烟气由增压风机引入吸收塔，在吸收塔入口前 喷入稀释氨气，烟气顺次经过吸收塔的前室、中室 和后室得到净化，然后进入烟囱排放。活性炭从 吸收塔顶部加入，在重力和塔底出料装置的作用 下向下移动。 活性炭吸收 SO2 、NOx、重金属等污染物后经 传送装置送往解析塔。解析塔旨在释放活性炭所 吸附的 SO2 ，同时在 400℃ 以上和停留时间 ＞ 3 h 等条件下，二恶英可分解约 80% ，活性炭经筛分 后 重 新 再 利 用，在 此 过 程 中 需 对 其 加 热 和 冷 却。 被活性炭吸附的 SO2 释放出来，生成“富硫气体 （ SＲG） ”，输送至制酸工段制取硫酸，解析后的活 性炭经传送装置送吸收塔重新用来吸附 SO2 和 NOx 等污染物。 吸附塔中 NOx 与加氨发生 SCＲ、NSCＲ 等反 应，从而去除 NOx。粉尘通过吸附塔时被活性炭 吸附，在解析塔底端被振动筛分离出来，筛下物即 净化系统终产物，可送往高炉或烧结作为燃料使 用。活性炭吸附法的工艺流程如图 1 所示［1］。
（ H2 SO4 与 液 氨 反 应，生 成 NH4 HSO4 和 （ NH4 ） 2 SO4 ，在吸附状态下进行） 。
活性炭脱硝过程包括 SCＲ 反应和 non － SCＲ
反应。两种反应过程分别为：
NO + NH3 + 1 /2O* → N2 + 3 /2H2 O （ 1）
NO + C…Ｒed → N2
2H2 O（ ＞ 120℃ ）
（ 7）
Ca（ OH） 2 + 2HF = CaF2 + 2H2 O
（ 8）
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
由 LJS 装 置 处 理 的 烟 气 （ 75 ～ 80℃ ） 经 过
GGH 换热、加热炉加热至 160 ～ 300℃ ，以高炉煤
气为热源进行加热，热烟气进入 SCＲ 反应器，与
加入的脱硝剂在催化剂作用下进行高效脱硝反
（ 9） （ 10） （ 11）
循环流化床工艺（ LJS － CFB） 主要由吸收剂
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制备与供应、吸收塔、物料再循环、工艺水、布袋除 尘器以及副产物外排等构成。烧结原烟气经机头 电除尘器处理后，从进口烟道进入 LJS 吸收塔底 部，与吸收剂、吸附剂、循环副产物充分预混合，进 行初步净化反应，完成 HCl、HF 的脱除。经文丘 里管加速烟气进入循环流化床体，通过气固两相 流机制强化传质与传热。在文丘里出口扩管段喷 入雾化水将烟温降至高于其露点 15℃ 左右，SO2 及其他酸性污染物与吸收剂 Ca（ OH） 2 的反应转 化为可瞬间完成的离子型反应。吸收剂、循环副 产物在文丘里段以上的塔内进行充分反应，二恶 英被高效吸附脱除。
Abstract： With the increasing severe environmental situation，the flue gas cleaning equipments must be built as a subsystem of the new or reconstructive large sized sinter machine． The main design specifications such as desulfurization and denitrification should be adapted to the more and more strict atmospheric pollution emission limits． Activated carbon purification （ ACP） and circulating fluidized bed with selective catalytic reduction （ LJS-SCＲ ） are the mature techniques used to realizing the sintering flue gas compositive cleaning，namely the integrated process for simultaneous desulfurization and denitrification． In this paper，by-product processing，engineering application，investment and operating are analyzed based on the technology principles and process flow ． And the advantage and disadvantage of the two techniques are summed up，which is in favor of the process scheme selection， the technology upgrade and process optimization． Key words： sintering； flue gas cleaning； flue gas desulfurization and denitrification； ACP
循环流化床加选择性催化还原法的副产物均
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为固态，包括脱硫灰渣和催化剂。LJS 脱硫模块将 产生大量脱硫灰渣，发生量将超过 3 万 t / a，目前处 理方式包括填埋、土地回填、修建路基、制作建筑材 料等。但是对脱硫副产物的资源化利用研究仍是 国际前沿的热点课题，也是现阶段困扰钢铁行业烧 结脱硫工作进展的关键问题之一。SCＲ 模块所用 催化剂在失去活性后将予以定期更换，折算发生量 约为 10 ～ 15 t / a，经预处理后予以填埋。
Comparison and analysis of the flue gas cleaning process schemes of large sized sinter machine
ZHOU Maojun
（ Baoshan Iron ＆ Steel Co． ，Ltd． ，Shanghai 200941，China）
SCＲ） 列为备选工艺技术。
1． 1 活性炭吸附法工艺简介
（ 1） 工艺原理。
利用活性炭吸附性能，同时吸附多种有害物
质，在活性炭中添加催化剂，使部分有害物质反应
生成无害物质。
SO2 吸附具体过程如下： 物理吸附（ SO2 被 AC 细孔吸附） →化学吸附 （ 在 AC 细孔内 SO2 氧化成 SO3 ，生成 H2 SO4 ，化学 反应均 在 吸 附 状 态 下 进 行） → 向 硫 酸 盐 转 化
0引言 宝钢股份在烧结系统综合改造规划中将拆除
1 台 495 m2 烧结机，新建 1 台 600 m2 烧结机。为 了适应日趋严格的环保要求，将配套建设烧结烟 气处理装置，按照大气污染物综合处理原则和最 新排放标准选择烧结烟气净化处理工艺，实施颗 粒物、二氧化硫、氮氧化物、二恶英、重金属等污染 物一揽子治理。
（ 3）
Ca（ OH） 2 + SO3 = CaSO4 ·1 /2H2 O + 1 /2H2 O
（ 4）
CaSO3 ·1 /2H2 O + 1 /2O2 = CaSO4 ·1 /2H2 O
（ 5）
Ca（ OH） 2 + CO2 = CaCO3 + H2 O
（ 6）
2Ca（ OH） 2 + 2HCl = CaCl2·Ca（ OH） 2·
图 2 循环流化床加选择性催化还原法工艺流程图
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2 比较与分析 从副产物处理、工程应用、投资匡算、运行成
本等方面，对 ACP 与 LJS － SCＲ 两种烟气净化工 艺进行比较。分析比较的核心工艺功能为烟气脱 硫与脱硝，对颗粒物、重金属、二恶英等污染物脱 除功能的分析不单独进行。 2． 1 副产物处理
（ 2）
式中，C…Ｒed 为活性炭表面的还原性物质。
解析再生过程包括： 硫酸的分解反应（ 经分
解和还原生成 SO2 、H2 O 和 CO2 ） ； 酸性硫氨的分
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解 反 应 （ 经 分 解 和 还 原 生 成 SO2 、H2 O、N2 和 NH3 ） 、碱性化合物（ 活性炭表面还原性物质） 的 生成、表面氧化物的生成和消灭。
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50 mg / m3 以内； 脱硝效率不低于 80% ，NOx 排放 浓度控制在 110 mg / m3 以内。
1 烧结烟气综合净化处理主要技术简介
结合技术交流、工程应用与考察调研情况，将
活性炭吸附法（ 简称 ACP） 与循环流化床（ LJS －
CFB） 加选 择 性 催 化 还 原 （ SCＲ） 法 （ 简 称 LJS －
活性炭吸附法的副产物包括解析塔分离出来 的活性炭粉、利用 SＲG 气体回收的 98% 浓硫酸， 同时还将产生含氨废水和制酸尾气。活性炭粉发 生量约 0． 6 万 t / a，含有少量重金属等物质，可通 过高炉喷煤系统回收利用。98% 浓硫酸回收量约 1． 5 ～ 2． 0 万 t / a，可作为化产品用于冷轧酸洗，因 其色度稍差，一般不用于硫酸铵制备。含氨废水 发生量约 1． 3 万 t / a，需经处理再排放。制酸尾气 目前多是经除雾器通过烟道送烟囱排放，也有提 出返回原烟气烟道的设计方案，仍需论证。
根据《钢 铁 烧 结、球 团 工 业 大 气 污 染 物 排 放
标准》（ GB28662—2012） ，自 2013 年 4 月 1 日起， 新受理的钢铁环评项目需执行大气污染物特别排 放限值； 2015 年 1 月 1 日起，现有企业烧结工序 需执行大气污染物特别排放限值。
在国内许多大城市雾霾天气频现的背景下， 烧结烟气净化处理工艺更需要适应未来严格的大 气污染物排放控制趋势，项目提出要求： SO2 综合 脱除率不低于 90% ，即脱硫效率不小于 95% ，同 步运 转 率 不 小 于 95% ，SO2 排 放 浓 度 控 制 在
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大型烧结机烟气净化工艺方案比较与分析
周茂军 ( 宝山钢铁股份有限公司，上海 200941)
摘要： 在环保形势日益严峻的社会背景下，新建或改造大型烧结机必须配套建设烟气综合净化处 理装置，脱硫脱硝等主要设计指标需要适应未来严格的大气污染物排放控制趋势。活性炭吸附法 （ ACP） 与循环流化床加选择性催化还原法（ LJS-SCＲ） 是目前实现烧结烟气综合净化处理，即脱硫 脱硝一体化较成熟的工艺方案。从技术原理和工艺流程出发，分析副产物处理、工程应用、投资与 运行等问题，使两种工艺的优劣势交互呈现，既有利于建设单位的工艺方案选择，又有利于工程技 术公司的技术升级与工艺优化。 关键词： 烧结； 烟气净化； 烟气脱硫脱硝； 活性炭吸附法 doi： 10． 3969 / j． issn． 1672 － 9587． 2014． 02． 002
净化后的含尘烟气从吸收塔顶部侧向排出， 然后经除尘器净化，捕集到的粉尘通过再循环系 统返回吸收塔继续参与反应。多余的少量副产物 灰渣被输送至灰仓，再通过罐车或二级输送设备 外排。
SCＲ 脱硝装置主要由 GGH 换热器、烟气加热 炉、SCＲ 反应器、氨站等组成。在催化剂的作用 下，烟气温度为 280 ～ 300℃ 条件下，利用氨作为 还原剂，与烟气中的 NOx 反应，产生无害的氮气 和水，同时二恶英经过催化剂会裂解成 CO2 、水及 HCl。烟气温度经过换热器一次升温和燃烧器二 次升温达到反应温度。循环流化床加选择性催化 还原法的工艺流程如图 2 所示。
应，最后洁净烟气经系统引风机排往烟囱。脱硝
过程的主要反应式如下（ 160 ～ 300℃ 下催化） ：
4NO + 4NH3 + O2 = 4N2 + 6H2 O 2NO2 + 4NH3 + O2 = 3N2 + 6H2 O NO + NO2 + 2NH3 = 2N2 + 3H2 O （ 2） 工艺简介。