CFB技术用于烧结烟气脱硫脱硝的可行性探讨-undefined

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摘要：针对烧结烟气的特点,分别讨论了在CFB脱硫基础上实现脱硝的三种技术路线应用于烧结脱硝技术的可行性。其中吸收剂+催化剂的氮硫联合脱除工艺,因脱硝催化剂的活性温度窗口(300~450℃)较高,难以适用于温度较低(120~180℃)的烧结烟气,开发出可以抗水抗硫的低温脱硝催化剂是该技术路线取得突破的关键;NOXSO/SNAP工艺虽然可以获得较好的氮硫脱除效果,但其工艺复杂,系统庞大,吸收剂成本较高,相比于传统的单一污染物脱除方法并没有优势,难以在对生产成本敏感度很高的钢铁行业应用;吸收剂+氧化剂的氮硫同时脱除工艺具有氧化剂成本较低,流化床设备改造容易,工艺流程简单等特点,并已具备了初步的工程应用经验,是目前烧结烟气领域可行的CFB同时脱硫脱硝工艺。

1引言

随着我国大气环境形势的Ft益严峻，大气污染物控制的环保标准也不断提高。目前，作为减排重点的煤电行业的污染物控制标准已经与欧美发达国家标准看齐，减排的焦点开始向其他行业转移。冶金行业，尤其是钢铁生产过程中排放的烧结烟气作为排放总量第二的工业废气，首当其冲的成为了下一个治理重点。按照最新的标准(GB28662—2012)，自2015年1月1日起，我国所有烧结机烟气排放的SO2浓度不得超过200mg／m3；NOx的浓度不得超过300mg／m3。中科院闫晓淼等人对我国数十台烧结机烟气污染物的排放特征进行了统计研究。结果表明，在现有的排放标准下，几乎所有的烧结机都需要安装脱硫效率在90％以上的脱硫设备，大约16％的烧结机需要安装脱硝效率在50％以上的脱硝设备。烧结机NOx的平均排放浓度为224mg／m3，显然，随着排放标准的进一步严格，大多数的烧结机都将需要安装脱硝设备。

燃煤烟气脱硫脱硝已经有了多年深入的研究，并总结出了许多成熟的技术工艺，尤其是以钙基吸收剂湿法脱硫加选择性催化还原脱硝(WFGD+SCR)为主的工艺路线得到了广泛的商业应用。这些可以为烧结烟气脱硫脱硝提供有价值的借鉴，但是必须认识到烧结烟气的产身特点，不能简单的将燃煤烟气的脱硫脱硝技术应用到烧结烟气上来。比较而言，烧结烟气具有以下特点：1)烟气量大且不稳定，生产每吨烧结矿可以产生大约1500—3000m的烟气量。受烧结料透气性和铺料均匀性的影响，烟气量的波动幅度可以达到40％；2)受烧结原料的影响，烧结烟气的成分复杂，除了SO2和NOx外，还含有HF、HC1、含铁粉尘和重金属等；3)相比燃煤电站，烧结烟气中SO2和NOx的浓度相对较低，且波动较大。SO2浓度一般在300—800ppm范围内，高的可达2000—4000ppm，NOx的浓度一般在150—300ppm范围内变化，最高达500ppm；4)烟气含氧量较高，相比于电厂烟气8％左右的含氧量，烧结烟气的含氧量一般可达15％；5)含湿量大(10％左右)，露点温度高(65～80oC)；6)烟气温度较低，一般温度范围为120—180qC，部分钢厂烧结机烟气可以低至80℃，远远低于常规脱硝催化剂适用的温度范围(350—450℃)，脱硝难度大。

针对烧结烟气的这些特点，循环流化床脱硫工艺表现出了良好的烟气净化性能。它具有烟气适应能力强，流程简单、投资小、占地少、不需要烟气再热系统等优点；可脱除部分重金属，尤其是汞；相比于湿法脱硫技术(WFGD)对SO有良好的脱除效果。经济分析表明，CFB—FGD的投资运行成本约是WFGD工艺的60％，与旋转喷雾干燥工艺(SDA)相比，运行费用相近，初期投资约是其80％。据统计，截止2013年5月，全国钢铁工业共有454台烧结机配置了372套脱硫系统，其中有32套采用循环流化床法，180套采用湿法石灰石石膏脱硫技术，氨法，氧化镁法和旋转喷雾法分别为31套，20套和26套。CFB—FGD法在烧结烟气领域已经成为仅次于WFGD的主流技术，且因其对烧结烟气的良好适应性正得到越来越广泛的应用。而在脱硝领域，国内目前得到实际工程应用的只有活性焦同时脱硫脱硝技术。2011年太原钢铁最早在450m烧结机上应用了该技术，2015年联丰钢铁在400m的烧结机上投运了相关设备，宝钢湛江及日照钢铁等厂家的烧结机活性焦同时脱硫脱硝设备也即将投运，但是该工艺存在投资大、运行成本高，大规模改造应用的经济性较差等问题。因此，可以预见，在不久的将来已经安装脱硫设备的烧结机都将面临脱硝改造的压力。如能在循环流化床脱硫的基础上实现同时脱硝，不仅适应了烧结烟气NOx含量低，脱除标准低的特点，而且改造简单，成本低，必然会拥有广阔的应用前景和商业价值。

2烟气循环流化床脱硫工艺

循环流化床脱硫工艺在工业上广泛应用的主要有四种。分别是德国Lurgi开发的循环流化床烟气脱硫工艺(Lurgi．CFB)，德国Wulff公司开发的烟气回流循环流化床脱硫工艺(RCFB)，丹麦FLS公司开发的气体悬浮吸收脱硫工艺(GSA)和美国ABB公司开发的增湿灰循环脱硫技术(NID)。Lurgi—CFB是最早应用于烟气脱硫的循环流化床工艺，它主要由吸收剂制备装置，吸收塔，吸收剂回流系统，除尘器等几

烧结烟气脱硫脱硝