钢铁烧结烟气脱硝技术进展-第2页-北极星大气网

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熊志波以NH4OH为沉淀剂，利用共沉淀法研究了在铁氧化物中掺杂铈对催化剂活性的影响。研究发现掺杂铈氧化物后，铁和铈组分之间相互作用很好，极大地化了铁铈复合氧化物的孔径，比表面积和比孔容都有所增加，当n(Ce)/n(Fe+Ce)<0.1时，比表面积和比孔容随着铈掺杂量的提高而提高;同时，掺杂铈氧化物可以促进铁氧化物表面产生更多Lewis酸位，增强了铁氧化物的低温吸附NH3和NO性能，并发现当n(Ce)/n(Fe+Ce)从0.025增至0.1时，铁铈复合氧化物的低温脱硝性能逐渐增加。

钟标城等在实验中采用柠檬法制备Fe-MnOx复合氧化物催化剂，以探究Fe对于MnOx催化剂的性能影响。实验发现，当n(Fe)/n(MnOx)为0.3，焙烧温度为400℃时，得到的催化剂具有最佳的低温活性。在80℃时，NOx转化率达93.6%;Fe的加入使得催化剂的吸附NH3的活化脱氢能力增强，由于NH3脱氢后变为NH2，NH2与NO反应生产NH2NO，进而分解成为N2和H2O，意味着NO的脱除能力也得到增强。

邹鹏实验对比了Mn、Ce、Fe和W分别做助剂对V5O2/TiO2脱硝性能的影响，发现Mn和Ce比Fe和W具有更好的效果。优选得到的3V5Mn5Ce/TiO2-W催化剂，在220℃时脱NO率达99.4%。同时实验制备过程引入了微波干燥技术，通过微波辐射可减小催化剂晶粒尺寸，增加比表面积。

张蕊等实验研究了掺杂稀土元素、镧对铁铈复合氧化物脱硝性能的影响。在150℃时，掺杂有钇的Fe0.90Ce0.07Y0.03Oz催化剂比未添加钇的Fe0.90Ce0.10Oz催化剂活性提高69%，当温度为250℃时，Fe0.90Ce0.07Y0.03Oz催化剂脱硝活性最高，达到94.5%;添加镧可以使Fe0.90Ce0.10Oz催化剂的完全转化温度窗口向低温方向移动18℃。

选择性催化还原法从最初由美国Eegelhard公司开发，到20世纪70年代由日本率先实现工业化，而今在国内外市场已成熟应用，快速的发展得益于其本身的优点:脱硝效率高，可达80%～90%;产物为氮和水，不产生二次污染;操作可靠，系统稳定。然而由于我国烧结烟气温度较低，不能达到SCR的操作温度，因此不能简单的将电力行业成熟的SCR技术照搬过来。因此低温催化剂是目前也是未来研究的重点领域。

1.2活性焦脱硫脱硝

活性焦是一种具有较大比表面积和丰富孔结构的吸附材料，相比活性炭，活性焦具有耐压、耐磨损、耐冲击的综合性能，而且成本较低，因此获得广泛使用。

活性焦脱硫脱硝工艺主要由吸附、解吸和硫回收三个部分组成。采用移动床吸附法，活性焦从脱硝段移动到脱硫段。烟气首先在吸收塔的第一段进行脱硫反应，反应后的烟气进入第二段脱硝部分，同时喷入氨，完成脱硝反应。在脱硫段吸附有SO2的活性焦进入再生装置，回收硫的同时完成活性焦的再生，再生后的活性焦返回补充到吸收塔的第二段脱硝装置中，实现循环利用。工艺流程见图2。

当烟气中没有O2和H2O时，活性焦吸附以物理吸附为主，吸附量较小;当烟气中有O2和H2O存在时，物理吸附和化学吸附同时存在，涉及的反应方程式如式(5)—式(9):

脱硫:

2SO2+O2→2SO3(5)

SO3+H2O→H2SO4(6)

脱硝:

4NH3+6NO→5N2+6H2O(7)

8NH3+NO2→7N2+12H2O(8)

4NO+4NH3+O2→4N2+6H2O(9)

值得一提的是，烟气中的氨气也有助于提高活性焦的脱硫活性，同时可以降低活性焦的化学消耗，反应式如式(10)—式(11):

H2SO4+NH3→NH4HSO4(10)

2NH3+H2SO4→(NH4)2SO4(11)

活性焦脱硫脱硝技术的优势在于可以在同一温度区间实现同时脱硫脱硝，且脱硫效率可达90%以上，脱硝效率可达70%以上;干法脱硫避免了产生废水，也减少了装置占地面积;副产品可回收利用，具有一定经济效益。缺点是喷射氨会增加活性焦粘附力，导致吸附塔内部气流分布不均匀;氨容易堵塞通道;装置前期投资成本以及日常运行成本较高。

国外学者研究表明，在炭材料中添加N和O可以有效提高活性炭材料的脱硝效率。解炜等在活性焦制备过程中加入NH3进行改性，NH3改性可以减低活性焦表面C元素含量，提高O和N含量，实验得到一系列活性焦样品，并在固定床反应装置上测试了NO的脱除率和NH3的吸附容量。结果表明，活性焦表明N和O的增加有效提高了NO的脱除效率。胡秋玮研究了不同反应温度对负载NH3的活性焦吸附NO能力的响。当反应温度从100℃上升到200℃时，反应稳定后的NOx的脱除率几乎相等，这也表明了活性焦低温脱硝的良好性能。陶贺等，傅月梅等也通过实验，研究了不同工况条件对活性焦脱硝性能的影响，得到了较优的工艺参数。

常连成等实验对比研究了FeSO4、CuSO4、K2CO3和KMnO44种不同改性剂对活性焦脱硝性能的影响。实验发现，当改性剂提供的表面官能团种类一致时，影响活性焦脱硝性能的主要是改性剂煅烧后负载在活性焦表明的金属氧化物的性质。4种改性剂中FeSO4改性剂煅烧形成的Fe2O3，可以为NO提供更多的活性位，因此脱硝性能最好。

目前活性焦脱硫脱硝技术在国内外都有成熟的应用。国外以日本住友和J-POWER公司为代表，国内以太钢为代表。装置运行1年来，脱硫率达95%，脱硝率达40%，同时年产副产品浓硫酸9000t。太钢的成功案例为我国活性焦脱硫脱硝技术的发展提供了经验。太钢烧结机使用活性焦脱硫脱硝技术的前后对比见表2。

原标题：钢铁烧结烟气脱硝技术进展

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