中核新能核工业工程有限责任公司山西省太原市030015
摘要：随着钢铁行业的不断发展，一方面促进了国民经济的增长，另一方面也造成生态环境污染、产能过剩等问题。2018年政府工作报告提出“推动钢铁等行业超低排放改造”任务要求，打赢蓝天保卫战，共创绿水青山。生态环境部起草了《钢铁企业超低排放改造工作方案(征求意见稿)》，明确“烧结机头烟气、球团焙烧烟气在基准含氧量16%条件下，颗粒物、二氧化硫、氮氧化物小时均值排放浓度分别不高于10mg/m3、35mg/m3、50mg/m3：其他污染源颗粒物、二氧化硫、氮氧化物小时均值排放浓度分别不高于10mg/m3、50mg/m3、150mg/m3”。实施钢铁企业超低排放改造，对推动钢铁工业转型升级、改善大气环境质量、化解钢铁行业过剩产能具有重要意义。
关键词：钢铁企业；烧结烟气超低排放；改造技术
引言
钢铁冶炼是高耗能重污染行业，而烧结烟气又是钢铁企业主要排放的大气污染物，它约占整个钢铁企业排放总量的50%以上。随着国家环保排放标准的不断收紧和“十三五”期间实行污染物总量控制政策的影响，对烧结烟气的治理将成为钢铁企业的重点工作，而烧结烟气治理也必将朝着污染物协同治理、实现超低排放的方向转变。
1烧结烟气污染物的产生及排放情况
烧结是钢铁联合企业的固体废物处理中心，大部分含铁废物，如除尘污泥、除尘灰等都可作为烧结原料加以综合利用。从总体上看，烧结烟气比燃煤锅炉的烟气成分更复杂，除含有颗粒物、SO2、NOX外，还含有CO、CO2、二噁英、多环芳烃、重金属等气态污染物。
1.1烟粉尘
烧结机头烟气中粉尘浓度可达10g/m3，且粉尘主要为100μm左右的粗颗粒物和PM2.5，组分主要为SO42-、K、Cl-、Ca、Si、Fe、Al、Na等化合物，这些组分主要是矿石原料及燃料中不完全燃烧物质造成的。若不对其进行处理，对后续烟气处理工艺将产生严重影响。
1.2二氧化硫
烧结原燃料中的S元素在烧结过程中形成SO2，烧结烟气中SO2浓度因原料种类、配比、铺料方式、工况等差异波动较大。中国大部分地区烧结烟气中SO2浓度在500～2000mg/m3，脱硫装置脱硫效率达到90%即可满足排放标准。但是，在烧结原料S含量偏高的地区，烧结烟气中SO2浓度最高可达到6000mg/m3，这对脱硫装置的脱硫效率和工况适应能力提出了较高要求。
1.3氮氧化物
烧结烟气中的NOX主要来源于固体燃料燃烧和高温反应，大部分为燃料型NOX，约90%由煤粉、焦粉等燃料燃烧产生，NOX排放浓度一般在200～350mg/m3。
2烟气脱硫脱硝超低排放技术浅析
2.1SCR联合脱硫脱硝技术
选择性催化还原技术(SCR)是指以氨作为还原剂、钒钨钛等为催化剂，将NOx还原成N2和H2O，从而达到去除NOx的目的。反应方程式如下:
SCR脱硝效率可达到90%以上，在电厂已经得到广泛应用，但传统SCR技术要求烟气温度在350℃以上才能完成催化还原反应，烧结、球团烟气温度大多在100～180℃，因此，降低催化还原反应的反应温度，成为中低温SCR技术亟待解决的难题。目前，国内已经有烧结机采用低温SCR技术实现了在280℃下80%以上的脱硝效率。对于采用湿法、半干法脱硫装置的已建烧结机比较适用，可通过在现有脱硫设施前后增设低温SCR单元，实现脱硝目的。目前该方法运行成本较高，如何进一步降低催化反应温度，降低能耗，关系着SCR技术能否在超低排放改造工作中大力发展。可利用湿法脱硫、半干法脱硫、循环流化床、活性炭法等联合中低温SCR技术进行脱硫脱硝的超低排放处理。
2.2活性炭法多污染物协同处理技术
活性炭吸附法技术工艺简单，占地面积小，是一种可同时去除粉尘、NOx、SO2等多污染物的烟气净化技术，且该技术资源化利用率高，副产物为高浓度SO2气体，可用于制备浓硫酸或其它高附加值的单质硫等，具有良好的发展前景。活性炭多污染物协同处理技术由吸附系统、解析系统、输送系统和硫资源化利用系统组成。烟气由增压风机引入吸附塔，氨气在吸附塔入口加入，SO2、NOx、粉尘、二噁英、重金属等污染物脱除在吸附塔内完成。吸收了污染物的的活性炭通过输送系统送往解析塔，在430℃氮气气氛下对活性炭进行加热解析，产生富含SO2气体，同时可以分解约70%的二噁英，活性炭经筛分后重新利用，筛下物可送往高炉或烧结作为燃料使用，工艺流程如图1所示。
图1活性炭法多污染物系统处理技术工艺流程
目前活性炭法脱硫脱硝除尘一体化技术已在宝钢三烧得到了成功应用，并能实现粉尘、SO2、NOx排放浓度分别低于10、35、50mg/Nm3，达到了超低排放的标准，但存在一次投资成本偏高的问题。
2.3高效脱硫除尘除雾（尘硫一体化）技术
采用双气旋脱硫增效器＋多级气旋除尘除雾器相结合技术，在空塔喷淋吸收塔内加装双气旋脱硫增效气液耦合器，使浆液液滴与烟气充分混合碰撞，烟气迅速降温，为上层喷淋层浆液吸收二氧化硫提供最佳反应温度，从而扩大了有效的吸收空间，有效降低液气比，减少喷淋层加装量，降低改造投入费用和运行成本，有效解决了烟气偏流和烟气降温的问题，使得整个吸收系统运行更加稳定、可靠，避免液滴二次破碎雾化产生气液夹带造成浆液二次污染的问题。经喷淋处理后的脱硫净烟气含有大量的雾滴，雾滴由浆液液滴、凝结液滴和尘颗粒组成，当这部分烟气进入多级气旋高效除尘除雾器时，气旋板使脱硫净烟气在气旋筒内高速旋转，在气旋器上方形成气液两相的剧烈旋转和扰动，从而使得净烟气中的细小液滴、细微粉尘颗粒、气溶胶等微小颗粒物互相碰撞团聚成大液滴。在气旋板的作用下，脱硫净烟气向外做离心运动，聚合形成的大液滴与气旋筒壁碰撞，被气旋筒壁表面液膜捕获，从而达到去除微小颗粒物和高效除尘除雾的目的。该技术对烟气污染物含量和负荷波动适应性强，负荷30%～100%均可稳定运行。系统整体工程量小、简单易行、可靠性高。到目前为止，采用该技术运行的脱硫装置可实现稳定脱硫效率99%以上，除尘效率超过70%，完全实现了烟尘和SO2超净排放，彻底消除了“石膏雨”“酸雨”现象，系统运行稳定、可靠性高。
3结论
1)脱硫脱硝的超低排放改造尚处起步阶段，成功应用的案例不多，相比较之下，超低粉尘的改造相对技术难度较小。
2)加强对脱硫脱硝超低排放技术的研究与实际应用具有很重要的意义，通过对反应条件的不断优化，加快钢铁企业烧结烟气的超低排放改造步伐，实现环保提标改造。
3)采用中低温SCR工艺和活性炭协同治理工艺等多种工艺联合，是NOx超低排放改造的方向之一。
4)粉尘预荷电布袋除尘可实现粉尘的超低排放，适用于新项目和环保提标改造，应用前景广阔。
5)建议钢铁企业加大创新投入，优化生产工艺、产品质量关键技术，淘汰落后设备与技术，加快发展循环经济，推进资源综合利用，将绿色改造升级作为发展重点。
结语
目前，烧结烟气中粉尘、SO2控制工艺较成熟，通过提效改造可实现超低排放。随国家环保排放标准提高，选择技术上可行、经济上合理且符合清洁生产、节能减排要求的烧结烟气多污染物协同控制技术是今后发展方向。
参考文献
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