浅谈烧结烟气超低排放技术

湿式电除尘器(WESP)作为烟气治理工艺的终端设备布置在湿法脱硫装置后，它可以有效收集微细颗粒物(PM2.5,SO₃酸雾、气溶胶)、重金属(Hg,As,Se,Pb,Cr)、有机污染物(多环芳烃、二噁英等)，除尘效率可达70%一85%,有效控制脱硫塔后细颗粒物、硫酸雾滴和石膏浆液等污染物的排放，同时，解决WFGD带来的“石膏雨”、蓝烟的问题，缓解下游烟道烟囱腐蚀的情况，节约防腐成本。

目前，国内采用的湿法脱硫几乎都没有加装WESP，颗粒物排放浓度一般只能达到50一80mg/m³，在这种情况下实现超低排放是不可能的。在湿法脱硫后建设湿式电除尘器，完全可以作为烟囱前的最后一道技术把关措施，在实现超低排放，全面解决烟尘、PM2.5、石膏雨、SO₃、汞、多种重金属、二噁英和多环芳烃(PAHS)等多种污染物问题方面发挥重要作用，为治理雾霆作出贡献。因此，钢铁企业湿法脱硫系统后加装WESP是达到环保超低排放的必要措施，应用前景广阔。

3.2高效脱硫技术

3.2.1石灰石一石膏湿法脱硫技术

石灰石一石膏湿法是目前国内外应用范围最广、技术最成熟的脱硫技术。湿法脱硫工艺的高效性、可靠性在火电燃煤锅炉烟气治理中已经得到充分证明。目前，在我国已有烧结烟气脱硫装置中，约有80%是湿法，有60%是石灰石膏法。石灰石一石膏法工艺系统稳定可靠，效率高，一般可达90%以上，工业化应用广泛，烟气处理量大，系统适应负荷变化能力强，吸收剂价格便宜，易得且利用率高，副产品为二水石膏，可回收再利用。

3.2.2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藕合器，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，降低改造投人费用和运行成本，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，当这部分烟气进人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SO: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。

3.2.3MEROS改进型干法烧结废气处理工艺

MEROS是一种高效的干法烟气脱硫工艺，是由西门子奥钢联针对烧结厂和球团厂废气处理而开发的。该工艺技术主要分3步进行:

①将脱硫剂(消石灰)和碳基吸附剂(活性碳或活性褐煤)逆向喷吹到烧结废气管道中，以吸附酸性气体，去除重金属和有机物成分;

②废气通过调节反应器并用双流(水/压缩空气)喷嘴进行冷却和加湿，以促进废气中SO₂和其他酸性气体成分的反应，加快脱除速度;

③经过调节反应器的废气高效布袋除尘器分离粉尘。MEROS技术投人工业应用后，烧结废气的净化效果完全达到了预期指标，在高效脱除SO₂的同时(脱硫效率可达90%以上)，粉尘排放量减少了99%以上，降到5mg/Nm³以下;汞和铅的排放分别减少了97%和99%;有机物，比如二噁英和吠哺(PCDD/F)以及有机挥发分去除了99%以上。

该技术与其他烟气脱硫技术相比的优势在于，可以选择多种脱硫剂，末尾采用高效的布袋除尘器来把关出日烟气，可完全达到业主和环保标准要求的污染物排放浓度。

同时，该技术采用废气循环系统，将部分烧结烟气循环使用，以减少废气量，提高净化效率，大幅度降低添加剂的成本。

该技术不仅可以高效脱除烟气中的SO₂，还可以有效去除HCl,HF,Hg以及各种有机废气，实现多种污染物协同处理，符合未来烟气治理的大方向，可深度有效地净化烧结废气，有着广阔的发展空间。

3.3SCR脱硝和活性炭吸附技术

烧结机头烟气除尘、脱硫工艺都已经十分成熟，形成了一整套的技术路线，但脱硝应用的实例还比较少。目前，烧结机头烟气脱硝工艺有以下几种:氧化法脱硝、中低温SCR脱硝、中高温SCR脱硝和活性炭脱硝。根据烧结烟气的特点，建议把中高温SCR脱硝和活性炭脱硝作为烧结烟气脱石肖的可行技术。

3.3.1中高温SCR脱硝技术

氧化法脱硝和中低温SCR脱硝技术都存在着一些弊端，使其应用受到一定的影响。长期连续大量采用氧化脱硝工艺进行烟气脱硝，会导致脱硫脱硝副产物中产生大量的硝酸钙，对副产物的综合利用会产生一定的影响，其影响程度以及相应的对策途径还需作进一步的研究。

中低温SCR脱硝，其反应温度区间在200℃以下，与中高温SCR脱硝相比更接近钢铁烧结烟气温度。但是，目前中低温SCR脱硝应用于烧结烟气，仍有4个关键问题需要解决:

①中低温SCR脱硝催化剂抗毒性比较差，易受到烟气中硫氧化物、水、重金属等物质的影响，因此，中低温SCR脱硝装置只能布置在除尘、脱硫塔后部;

②烧结烟气温度，特别是脱硫后的烟气温度，无法达到中低温SCR脱硝反应温度区间，仍然需要进行烟气再加热;

③与中高温SCR脱硝催化剂相比，中低温SCR脱硝催化剂的造价和运行费用比较高;

④中低温SCR催化剂对烧结烟气中的二噁英没有去除作用。

中高温SCR脱硝，即在催化剂的作用下，向温度320-450℃的烟气中喷人NH3，利用NH₃将NO和NO₂还原成N2和H₂O的工艺过程，是迄今为止比较成熟、应用最广的脱硝技术，具有较高的脱硝效率，其脱硝效率可达80%-90%。中高温SCR脱硝是在火电燃煤锅炉烟气脱硝中应用十分成熟的脱硝工艺，完全可以将其移植至烧结烟气上，关键是SCR脱硝装置前的烟气加热系统和SCR脱硝装置后的烟气换热系统的设计。

在实际应用过程中，将烟气换热回收的热量再用于前端加热烟气，可以降低能耗，即启动中高温SCR脱硝装置时需要将150℃左右的烟气加热至280℃以上，消耗的热源比较大;在设备正常运行过程中，通过换热器回收热量再利用，只需要额外再补充30-50℃升温即可。另外，中高温SCR脱硝还需将反应温度区间控制在300℃以下，避免二噁英在分解后再次合成。

3.3.2活性炭吸附技术

活性炭吸附技术是目前公认的、最适用于钢铁烧结烟气多污染物的协同治理技术。活性炭烟气净化技术以物理一化学吸附和催化反应原理为基础，以活性炭为吸附剂，吸附烟气中的SO₂，完成吸附后的活性炭再通过加热的方式再生，解吸出高浓度SO₂混合气体可用来制取98%商品硫酸，脱硫率可达95%.

由于活性炭的催化作用，加人适量的氨可将烟气中的NO_X还原成N2和H2O，脱硝效率可达到50%.除了脱硫和脱硝，该技术可同步脱除碳氢化合物，比如二噁英，重金属，比如水银及其他有毒物质，整个反应过程无废水、废渣排放，无需烟气再热，无二次污染，技术先进成熟，在实现烟气综合治理的同时使废物得到资源化利用。

活性炭脱硝工艺在系统设计时应采用两段式设计，在前端脱硫反应结束后再喷氨进行脱硝，以提升脱硝效率，同时，有必要在活性炭装置后增设高效袋式除尘器，以确保实现氮氧化物的超低排放。

一直以来，活性炭工艺被认为是最适用于钢铁烧结烟气的多污染物协同治理技术，但由于活性炭工艺对系统设计、设备配置和运行管理的要求比其他治理工艺更加严格，活性炭生产过程产生的废气、废水污染严重，治理难度大，随着活性炭使用量的增加，不仅会大幅增加上游产业链的污染物排放量，还会让活性炭的价格飞涨，进一步增加活性炭装置的运行成本。

同时，由于活性炭装置的副产物硫酸的利用途径有限，且属于危险化学品，活性炭工艺大面积推广后，活性炭使用量和硫酸副产物产生量将大幅增加，在硫酸的贮存、运输和利用方面还存在一系列问题，因此，活性炭工艺的大面积推广会受到一定程度的制约。

由于烧结所使用的原料中硫、氮的含量不同，烧结过程温度的波动、烧结矿产量的变化和不同的生产工艺等因素都会影响到烧结烟气污染物的产生量，对烧结烟气的治理路线也各不相同。

在上述钢铁烧结烟气超低排放技术路线的基础上，钢铁企业还可以实施烟气循环改造，将部分烧结机头烟气再次引至烧结料层表面，循环再利用，使废气外排总量减少20%-40%，从而进一步减少颗粒物、SO₂,NO_x的排放量，同时，还可以减少后续除尘、脱硫、脱硝装置投资和运行费用。除此之外，烟气循环还可将废气中的CO及其他可燃有机物通过烧结燃烧带时重新燃烧，有效减少烧结废气中CO的排放量，实现烧结烟气的超低排放。

4结束语

随着包括钢铁烧结在内的非电领域烟气超净治理时代的全面到来，2025年底前，我国将完成钢铁产能改造近20亿吨，钢铁行业整体超低排放改造市场空间超过800亿元，市场空间将稳步释放，市场前景广阔。

烧结烟气作为钢铁企业大气污染的主要来源，现在乃至今后都将是钢铁企业环保治理的重点，多污染物协同治理技术的开发与产业化应用也是未来烧结烟气综合治理的发展方向。

排污治理将会向尘一硫一硝多污染物综合治理的方向发展，因此，应当根据各钢铁企业的具体情况，选择最适合的烟气净化工艺，在粉尘治理的基础上兼顾SO₂,NO_X、二噁英等多污染物的治理，逐步消除烧结烟气污染给经济发展和环境带来的消极影响，促进钢铁企业的可持续发展。

延伸阅读：

烧结烟气超低排放技术应用及展望

烧结烟气联合脱硫脱硝工艺的比较

钢铁烧结烟气多污染物的排放特征及控制技术

多图了解钢铁行业烧结烟气脱硝脱二噁英S-SCR技术