烧结脱硝工艺选择的研究

王天广

摘要：本文从当前环保现状出发，从技术性及经济性两方面分析了烧结烟气的脱硝工艺。在烧结脱硝的开始阶段希望能给企业一些建议，希望与各位同仁交流，提高技术水平，为环保事业贡献力量。

关键词：烧结;脱硝;臭氧;SCR;NOx

钢铁行业作为国家工业的一个重要部分，国家对其环保要求也日益严格。研究表明，钢铁厂中各种设备放出的NOx 总量在固定发生源中占第二位，仅次于SO₂的排放量。据欧盟IPPC 调查显示烧结烟气NOx 排放约占钢铁厂NOx 排放总量的一半左右。因此，对烧结烟气NOx 排放量的严格控制可有效降低钢厂NOx 的排放量。

烧结过程中的NOx 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烧结燃料两种。一般情况下，燃烧过程中产生的氮氧化物主要是NO 和NO₂，这二者统称为NOx。燃烧过程中产生的NOx 的种类和数量除了与燃料性质相关外，还与燃烧温度和过量空气系数等燃烧条件密切相关。在通常的燃烧温度下，燃烧产生的NOx 中NO 占90%以上，NO₂占5%～10%。烧结烟气中NOx 的浓度相对较低，一般在140～500mg/Nm³。钢厂在制定NOx 减排方案时，应首先从源头上降低烟气中NOx 的产生，主要通过以下两种方式进行控制：1）可选择低N 含量的燃料和原料;2）在不影响生产的

前提下，对燃烧过程进行适当优化调整。如以上采用方式仍无法满足NOx 排放要求，则应考虑建设相应的烟气脱硝装置。

从世界范围看，烧结烟气脱硝应用不多。目前，SCR 具有较高而且稳定的脱硝效率，烧結烟气脱硝处理装置主要采用低温SCR。随着新型的脱硫脱硝一体化工艺受到越来越高的关注，太钢、宝钢湛江等将活性焦工艺应用烧结机的烟气治理上，但该工艺一级吸附塔时，脱硝效率较低、氨逃逸高，且同样存在工艺流程复杂，投资及运行费用高等问题，并不经济。

1. 脱硝工艺选择对比

1.1 SCR 脱硝工艺

选择性催化还原（SCR）工艺主要是在一定温度和催化剂存在的情况下，向烟气中通入还原剂NH₃，将烟气中的NOx还原为无害的氮气（N₂）和水（H₂O）。它是目前国内外应用最为成熟的烟气脱硝工艺。其主要反应如下：

4NH₃+4NO+O₂=4N₂+6H₂O

8NH₃+6NO₂=7N₂+12H₂O

4NH₃+2NO₂+O₂=3N₂+6H₂O

现有烟气脱硝工艺中，脱硝效率最高，运用最广的为SCR 脱硝工艺，但其主要应用于燃煤电厂烟气处理的高温SCR，反应温度要求在320～400℃间，烧结烟气中需要采用低温SCR，但其反应温度仍需要200～280℃，为了避免烟气中粉尘及高浓度SO₂对催化剂引起的中毒堵塞，通常布置在脱硫装置之后，并配有烟气加热装置，其典型SCR 脱硝系统主要由还原剂制备系统和脱硝反应系统两部分组成。脱硝反应系统由SCR 催化反应器、喷氨系统、稀释空气供应系统、烟气加热、换热系统等所组成，采用液氨做还原剂时，还原剂制备系统包括液氨储罐、液氨蒸发槽、氨气缓冲槽、氨气稀释槽、废水泵和废水池等。

1.2 臭氧脱硝工艺

烟气中氮氧化物主要为NO，NO 难溶于水，难以被吸收反应，臭氧脱硝技术的基本机理是，通过额外添加的脱硝剂的氧化作用，将烟气中难溶于水的NO 转化为高价态易溶于水的NOx，再以循环流化床反应器内激烈湍动的、拥有巨大的表面积的吸附剂颗粒作为载体，将高价NOx 与钙基吸收剂快速反应脱除，完成脱硝过程。

臭氧是最强氧化剂之一，高效转化NO 至高价态的过程中不遗留任何二次污染物。

NO+O₃→NO₂+O₂（1）

NO₂+O₃→NO3+O₂（2）

NO₃+NO₂→N₂O₅（3）

3NO₂+ H₂O + Ca（OH）₂→Ca（NO₃）₂（4）

1.3 脱硝工艺对比选择

为了便于对比、选择，现将两种脱硝工艺路线技术进行技术、经济对比如下：

1） 技术性分析比较

2. 总结

从以上对比可以看出，臭氧脱硝工艺系统简单、运行成本略低于低温SCR 脱硝工艺，但运行电耗较高，且需要有稳定的氧气及冷却水供应。低温SCR 脱硝虽然需要烟气加热消耗热能，系统阻力较大，系统复杂，含加热炉、GGH、SCR 反应器、稀释风机等设备，且运行成本相较于臭氧脱硝工艺略高，但SCR 脱硝系统稳定，脱硝效率高，可更好的满足排放指标要求。综合考虑技术的成熟可靠性、一次性投资、副产物处理、运行成本及现场占地等方面进行比较和分析，烧结烟气建议选择SCR 脱硝工艺。

参考文献

[1]《烟气催化脱硝关键技术研发及应用》李俊华等 著，科学出版社;

[2]《烟气脱硫脱硝技术手册》蒋文举 主编，化学工业出版社。

（作者单位：河北天柱钢铁集团有限公司）