河钢邯钢逆流式CSCR烧结烟气一体化脱硫脱硝实践

钢铁行业排放的SO2、NOX和二噁英等污染物主要集中在烧结工序，污染物的排放严重影响了人类的生存环境和经济发展，有效去除烧结烟气中的SO2和NOx等污染物既必要又迫切，如何处理好烧结烟气是钢铁行业实现绿色生产的关键环节。烧结生产过程中产生的高温废气具有含尘量高、含水量大、有害物质多、腐蚀性强以及SO2浓度波动大等特性，因此，要想实现对污染物的高效脱除，需要选择与烧结烟气特征相适应的净化工艺。通过对各种烧结烟气净化工艺的比较，河钢邯钢确定选用活性炭做催化剂的选择性催化还原反应（CSCR）工艺。该工艺于2017年6月应用于邯钢新435m2烧结机以来，实现了长周期稳定顺行和较高的烟气净化水平，尤其是NOx脱除水平在国内处于绝对领先地位。

工艺选择及问题处理

逆流工艺选择。CSCR技术的突出优势是在一个系统中去除SO2、NOx、颗粒物、二噁英、重金属等多组分污染物。依据烟气与活性炭运动方向，该工艺包含交叉流和逆流两种模式。之前国内活性炭处理烧结烟气均采用交叉流工艺，存在硫酸氢铵板结以及活性炭下料不畅等问题，烟气净化程度虽然能够达到国家标准，但是仍有提升空间。科学分析认为，逆流式工艺能够解决交叉流存在的问题，并且活性炭和烧结烟气做相向运动更有利于两者充分接触，具备更好的动力学反应条件，因而邯钢决定打破常规，率先在国内选用逆流式工艺。

逆流式工艺中烟气自下而上、活性炭自上而下，两者逆流接触，活性炭连续地从吸附塔底部排出，输送到解析塔进行解析，解析后的活性炭再进入系统循环使用。烟气中的SO2通过活性炭的吸附、解析，再经过触媒的催化氧化制成浓度高达98%的浓硫酸，实现了资源回收利用。该工艺使用氨水作为还原剂，在活性炭的催化作用下，NOx转化为氮气和水进行脱硝。

活性炭床层高度确定。活性炭吸附层床层高度是烟气净化效率的关键参数之一，只有在合适的床层高度下才能实现兼顾脱除效率和成本，邯钢通过先导试验确定床层高度。

在烟气含水蒸气12.5%、氨水浓度饱和的条件下，采用满足指标要求的活性炭，当床层高度超过3m时，NOx脱除率超过80%。然而当活性炭床层高度超过2m时，NOx脱除率虽然随着床层高度增加而提高，但是其提高的幅度越来越小，即随着床层高度增加，活性炭对NOx的脱除效率下降。综合考虑NOx脱除率和活性炭使用的经济性，邯钢最终确定正常工作时活性炭床层高度为3.1m。

系统运行过程中的问题及技术改进。逆流式一体化脱硫脱硝工艺属于国内首创，可借鉴经验少，因而在系统调试和运行过程中遇到了一系列问题。邯钢通过对部分设备进行改造和系统运行程序的优化，解决了出现的问题，最终实现了整个工艺的长周期稳定运行。

运行效果

《钢铁烧结、球团工业大气污染物排放标准》（GB28662-2012）修改单（征求意见稿）要求将烧结机和球团焙烧设备的颗粒物限值调整为20mg/Nm3，SO2排放限值调整为50mg/Nm3，NOx排放限值调整为100mg/Nm3。邯钢紧邻城区，因而在设计和运行烟气处理系统时必须考虑比其他钢铁企业更严格的标准，逆流式CSCR一体化脱硫脱硝系统设计和运行标准如表1所示。

二氧化硫、氮氧化物和颗粒物脱除效果。2017年6月，邯钢逆流式CSCR烧结烟气净化工艺正式投入运行，经过初期的设备调试和工艺改进，烟气净化指标迅速达到较高水平。2017年6月~8月份属于工艺调试阶段，9月份进入采暖季，受环保限产影响，烧结机频繁开停机，其间CSCR系统烟气入口数据难以精确统计。因为逆流式CSCR系统的超高效烟气净化效率，所以烧结机在环保形势最严峻的2017年12月份仍然能正常生产。进入2017年12月份，烧结机生产稳定，全月仅29日停机7.5小时，全月作业率为99.6%，因而12月份数据最具有代表性，国家重点污染物在线监控数据详见表2、表3。该工艺投入运行后，SO2、NOx和固体颗粒物的排放浓度都明显低于排放限值，尤其是NOx排放浓度在国内处于领先地位。

二噁英脱除效果。在吸附塔中活性炭的催化作用和硫酸的强氧化环境下，二噁英分子中的含氧基团被破坏，氧化分解转化为无毒物质，从而实现二噁英的脱除。国家二噁英排放标准限值为0.5ng-TEQ/Nm3，邯钢烧结烟气经过CSCR系统净化后二噁英含量为0.021ng-TEQ/Nm3，远低于排放标准限值。

与常规脱硫脱硝工艺减排对比。邯钢1号435m2烧结机采用常规脱硫工艺净化烟气，虽然净化指标能够达到国家标准，但是其净化和减排效果远远落后于采用逆流式CSCR一体化脱硫脱硝工艺的新435m2烧结机。在正常工况条件下，逆流式CSCR工艺的SO2、NOx和固体颗粒物年排放量分别相当于常规工艺的6.7%、16.3%和53%。

综上所述，河钢邯钢逆流式CSCR一体化脱硫脱硝工艺系统运行稳定，污染物减排效果明显。该工艺能够脱除99%的SO2、80%以上的NOx，以及绝大部分固体颗粒物、二噁英、重金属等，并且能够生产质量优异的浓硫酸，实现资源回收利用。该工艺的进一步推广应用，将推动全国烧结烟气治理水平进入新的高度，促进钢铁行业在环保新常态下实现绿色发展。