尋找高（gāo）效、穩定的適（shì）合配套燒結煙氣濕法脫硫（liú）的（de）煙氣脫硝技術是（shì）鋼鐵企業麵臨的重大難題之一（yī）。通過分析比較，總結（jié）出在濕法脫硫裝置（zhì）下遊增加濕式（shì）電除塵器和SCR脫硝裝置的煙氣淨化（huà）係統綜合解決方案。通過對煙氣進行先脫硫除塵，降低了（le）進入脫硝裝置的SO2濃度（dù）和粉塵濃度，有（yǒu）效消除了脫硝係統形成硫酸氫銨（ǎn）堵塞的風險，保證了脫硝催化劑（jì）性能的（de）長期穩定。通過設置煙氣再熱係統，提高了（le）煙囪排煙溫度。經過在常州東方特鋼有限公司300m2燒結煙氣（qì）淨化係統進行實（shí）施及效（xiào）果驗證，此種燒結煙氣綜合淨化係統用於燒結煙氣淨化過程中，可以長期穩定運行，並滿足排放煙氣（qì）中汙染物濃度SO2不高於35mg/m3(標準)、NOx不高於50mg/m3(標準)、粉塵不高於10mg/m3(標準（zhǔn）)的超低排放標準（zhǔn）要求。同時（shí），此SCR脫（tuō）硝工藝可以同步脫除二噁英，並且提高排放煙氣溫度，即可（kě）以消除排放（fàng）煙（yān）氣白（bái）霧或煙囪雨問題。

隨著我國（guó）電力（lì）行業煙（yān）氣脫硫、脫硝、除塵工（gōng）程的全麵實施，燃煤（méi）電（diàn）力行（háng）業（yè）煙氣汙染已得到了有效控製，鋼鐵、水泥（ní）、工業窯爐等行業煙氣汙染受到（dào）了人們更（gèng）多的關注。燒結煙氣中的（de）SO2、氮（dàn）氧化物(NOx)和（hé）二噁英(DXN)等汙染物是鋼鐵行（háng）業的主要汙染源，目前已經成為我國鋼鐵行業節能減排的主要領（lǐng）域之一，而燒結、球團單元NOx排放（fàng）量占鋼鐵廠排放總量的50%~60%(不含自備（bèi）電（diàn）廠)[1~3]。對此，國（guó）家環（huán）保部門於2012年出台了（le）針對燒結機（jī）、球團煙氣排放的GB28662—2012《鋼鐵燒結、球團工業大氣汙染物排放標準》；2017年對GB28662—2012進行修改，進一步提高了排放標準；2018年5月生態環（huán）境部發布了《鋼鐵企業超低排放（fàng）改造工作方案》(征求意見稿)；2019年推出《關於推進實施鋼（gāng）鐵行業超低排放的意見》(環大氣[2019]35號)，推進實（shí）施燒結煙氣超低排（pái）放標準：粉塵濃度不高於10mg/m3(標準)，SO2濃度不高於35mg/m3(標準)，NOx濃度不高於50mg/m3(標準)，正式推行超越國際上任何國家的“史上*嚴”燒結（jié）煙氣排放標準。

目前我國大部分燒結機、球團窯爐都實施了煙氣脫（tuō）硫改造工程，並且多（duō）數燒結機采用濕法脫硫工（gōng）藝，排放的SO2基本可以實現超（chāo）低排放（fàng），但是對於NOx和DXN等汙染物暫未采取有效的（de）措施。NOx已成（chéng）為繼SO2之（zhī）後主要的大氣（qì）汙染物之一（yī），其溫室效應約為CO2的310倍。NOx還可以導致臭氧層破壞、光化學（xué）煙霧等，甚至會導致人類呼吸係統疾病等多種危害。DXN是一種無色無味、毒（dú）性嚴重的（de）脂溶性物質，其毒性相當於人們熟知的劇毒物質氰（qíng）化（huà）物的1000倍（bèi）、砒霜的900倍，這類物質非常穩（wěn）定，熔點較高，極難溶（róng）於水，可以溶於大部分有機溶劑，非常容易在生物體內積累，所以對人體危害嚴重。因此，與燒結煙氣（qì）濕法脫硫技術相匹配（pèi）的脫硝脫二噁（wù）英技術是燒結煙（yān）氣進（jìn）一步淨化的*佳（jiā）方法（fǎ）。

本文結合某鋼廠300m2燒結（jié）煙氣淨化工程技術和運行狀況，進行燒結煙氣濕法脫硫配（pèi）套煙氣脫硝淨化技術的分析和討論。

2該鋼廠300m2燒結煙氣（qì）淨化工程介紹（shào）

該鋼廠2號燒結機為300m2燒結機（jī），原建有濕法脫硫裝置（zhì），脫硫後排放煙氣（qì）中SO2濃度低於35mg/m3(標準)，但排放煙氣中粉塵濃度和NOx濃度分別在（zài）35mg/m3(標準)和250mg/m3(標準)以上（shàng），無法達到目前的排放標（biāo）準。

為滿足國家超低排放標準要（yào）求，在不拆除現有煙氣脫硫裝置而降低投（tóu）資的（de）基礎上，該鋼廠率先提出了增加煙氣除塵和（hé）脫硝（xiāo）裝置的構（gòu）想，並通過交流和比較，選擇了寶鋼工程技術集團有限公司提供的增加濕式電除塵器和SCR脫硝裝置的工程方案：燒結煙氣首先經過靜（jìng）電除（chú）塵係統除塵後，通過鎂法（fǎ）濕（shī）法脫硫裝置進（jìn）行脫硫，再經過濕式電除塵器深度除塵，*後通過SCR脫硝（xiāo）裝置進行（háng）煙氣脫硝脫二噁英，淨化後的煙氣通過SCR脫硝係統後溫度達到100℃左（zuǒ）右，遠離煙氣露點溫度，從而實現煙氣的消白作用(即消除（chú）煙囪雨現象)。*終煙囪出口煙氣中汙染（rǎn）物排放情況為：SO2排放（fàng）小於35mg/m3(標準)，NOx排放小於50mg/m3(標準)，粉塵（chén）排放小於10mg/m3(標準)，即達到了（le）*嚴格的燒結煙氣汙染（rǎn）物（wù）超低排放要（yào）求。

2.1鎂法脫硫（liú）工藝（yì）

2.1.1技術原理（lǐ）

采用亞硫酸鎂（měi）清液法煙氣脫硫工藝，此工藝（yì）屬於堿性清液運行體係。根據氧化鎂再生反應的特性，通過外部再生誘（yòu）導結晶工藝，生成高pH值、高吸收活性的亞（yà）硫酸鈉亞硫酸鎂混合吸收清液，並采（cǎi）用與循環吸收清液特性相適應的低液（yè）氣比的高效霧化噴（pēn）淋吸收技術來提高（gāo）吸收效率，從（cóng）而達到高脫硫率（lǜ）、高運行可靠性（xìng）、低投資（zī）、低運行成本的目的。工藝流程示意如圖1所示（shì）。其主要反應如下：吸（xī）收單元：

再生單元（yuán）：

脫硫產物處置：

圖1燒結煙氣鎂法脫硫流程（chéng）示意圖

2.1.2技術優勢（shì）

①高（gāo）吸收活性（xìng）亞硫（liú）酸鎂吸收清液生成技術：連續生成高pH值(pH值≥8)，低固含量(固含量（liàng）≤0.1%)、高有效吸收介質濃度([SO32-]≥0.3mol/L)的高活性吸（xī）收液；

②低液氣比、低壓損（sǔn）、高效霧（wù）化空塔噴淋（lín）技術：在（zài）液氣比≤2L/m3、脫硫係統壓損≤600Pa條件下脫硫（liú）效率即能大於（yú）95%；

③可以實現在低成本的前（qián）提下（xià），通過脫硫產物回收生（shēng）產工業級硫酸（suān）鎂；

④基（jī）於（yú）清液運行體係的（de）特點，噴淋液固含量低，為選（xuǎn）擇（zé）性催化還原(SCR)脫硝係統（tǒng）催化劑的穩定使用創造了良好的運行環境，避免了催化（huà）劑堵塞（sāi）。

2.2濕式電除塵技（jì）術

2.2.1技術原理

與幹式電除塵器（qì）除塵原理相同，濕式電除塵器也是靠高壓電暈放電，將其周（zhōu）圍氣體電離，使粉塵或霧滴粒子外（wài）表荷電，荷電後的粉塵在（zài）電場力的作用下到達集塵（chén）板/管，然後通過噴淋水流（liú）從集塵板頂端流（liú）下，在集塵板上構成一層（céng）均勻安穩的水膜，將板上的粉（fěn）塵顆（kē）粒帶（dài）走（zǒu）。幹式（shì）電收塵器主要處理含水很低的幹氣體，濕式（shì）電除塵器主要處理含水較高乃至飽和的濕氣體，因此是濕法脫硫後（hòu）煙氣除塵的*佳選擇。燒結煙氣濕電（diàn）除塵流程見圖（tú）2。

圖2燒結煙氣濕電除塵流（liú）程示意圖

2.2.2技（jì）術（shù）優勢

濕（shī）式電除塵器結（jié）構和工作原理（lǐ），決定了其具有幹式電除塵無可比（bǐ）擬的優勢：

①除塵效率高，粉塵排放濃度可（kě）達到5mg/m3(標準)以下；

②對於亞微米大小的顆（kē）粒，包括微（wēi）細顆粒物(PM2.5等，去除率80%以上)、SO3酸霧(氣溶（róng）膠，去除率60%以上)、重金屬(汞等)都有較（jiào）好的收集性能，大幅減少了煙囪白煙現象；

③收塵性能與（yǔ）粉塵特性無關，對黏性大（dà）或高比電阻粉塵能有效（xiào）收集，特別適用於處理高（gāo）濕煙氣；

④電除塵器內的電（diàn）場氣（qì）流速度較高（gāo）及灰鬥傾斜角減小，設備布置可以更緊湊；

⑤避免反電暈現象，抑製二次揚塵，由於沒有如錘擊設備的運動部件，可（kě）靠性較（jiào）高。

2.3SCR脫硝技術

經（jīng）濕法脫硫和濕式電除塵器除塵（chén）裝置淨化後的燒結煙氣，首先通過煙氣換熱器(GGH)與脫硝後的淨（jìng）煙氣換熱升溫至約245℃，然後進（jìn）入脫硝反應器（qì）入口煙道，與加熱爐送來的高溫（wēn）煙氣混合升溫至約280℃，升溫後的（de）煙氣繼（jì）而與氨係統送入的氨空氣混合氣充分均（jun1）勻混合，再經過整流器（qì）整流（liú）後進入脫硝反應器。氨與煙氣中的NOx在催化劑表（biǎo）麵發生NOx還原反應（yīng），反應後的淨煙氣由（yóu）脫硝出口煙道送至煙氣換（huàn）熱器，與原（yuán）煙（yān）氣換熱降溫至約95℃，*後由脫硝係統（tǒng）引風機（jī）送至煙囪排放。流程（chéng）示意圖如圖3所示。

2.3.1技（jì）術原（yuán）理

SCR脫硝技術是在250~300℃煙氣溫度和催化劑作用下，氣態氨基還原劑(氨水氣化製備成氣態氨)與煙氣（qì）中（zhōng）的NOx發生催化還原反應，生成無（wú）害的N2和H2O的過程，主要的化學方程式如下：

由以上反應方程式（shì）可以看出，SCR煙氣脫硝（xiāo）技術在脫除NOx的同時（shí），可以（yǐ）深度氧（yǎng）化二噁（wù）英，具有一定的脫除二噁英汙染物的功能。

圖3燒結煙氣（qì）SCR脫硝流程示意圖

2.3.2技（jì）術優勢

SCR脫硝技術是一種成熟的（de）深度煙氣（qì）NOx後處理技術，具（jù）有如下特（tè）點：

①可同時脫（tuō）除（chú）二噁英，脫除率可達85%以上，二噁英（yīng）可完全分解（jiě），無二次衍生汙染物的產生；

②靈（líng）活性強，可根據已建/未建脫（tuō）硫（liú）裝置（zhì）進行靈活組合，實現脫硫（liú）脫硝（xiāo）脫二噁英一體化煙氣綜合淨化係統；

③脫硝效率*高可以達到95%以上（shàng），NOx排放濃度可控製到50mg/m3(標準)以下；

④係統簡單，操作便利，催化劑在與煙氣接觸過程中，受到氣態（tài）化學物質（zhì）毒害、飛（fēi）灰堵塞（sāi）與衝蝕（shí）磨損等因素的影響，其活（huó）性逐（zhú）漸降低（dī），通（tōng）常3～4a增加或更換一層催化劑即（jí）可繼續保證係統性能；

⑤脫硝裝置占地小，脫硝反應器豎向布置，係統阻力小，可根據項目現狀考慮是否需要提高引風（fēng）機壓頭甚至增設脫硝係（xì）統引風機；

⑥安（ān）全（quán）性高，無塵爆的風險。

2.4工程效果及現狀

本鋼廠2號即300m2燒結機（jī）增加煙（yān）氣除塵/脫硝裝置工程，於2018年11月開工建設，2019年5月1日建成投產，*終形成了燒結（jié）煙氣濕法脫硫+濕式電除塵器+SCR脫硝的綜（zōng）合煙氣淨化係統。2019年6月1日~6月7日，經常州市環保局技術人員現場數據比對分析（xī），168h性能驗收平均數據如下：顆粒物排放濃度7.6mg/m3(標準)、二氧化硫排放濃度21.2mg/m3(標準)、氮氧化物排放濃度37.3mg/m3(標準)，遠低於國家要求的燒結煙氣超低排放標準要求。同時，煙囪出口煙（yān）氣（qì）溫度102.5℃，遠高於煙氣露點溫度（dù），即同步實現（xiàn）了消除煙囪雨的產生。

目前該新增燒結煙氣除塵、脫硝裝置已連續（xù）穩定運行近一年，係統運行高（gāo）效、可靠，得到了環保部門及同行的普遍認可（kě），預計每年可以減少顆粒物排放超過250t，減少氮氧化物排放約2000t。

3濕法脫硫係統配套煙氣脫硝技（jì）術（shù）分（fèn）析

由（yóu）於我國大部分燒（shāo）結機已配套建有煙氣濕法脫硫裝置，為實現國家（jiā）對煙氣超低排放（fàng）要求，必須增加煙（yān）氣脫硝裝置。目前，可以工程應用並且有（yǒu）實際工程（chéng）業績的燒結機、球團煙氣NOx治理技術主要有活性炭吸附和選擇性催化還原（yuán）SCR兩種技術。活性炭吸附技術是在（zài）20世紀50年代（dài）由德國Berg-bau-Forschung公司開（kāi）發的，其主要原理是在活性炭吸收塔中，用活性炭(焦)吸附DXN和SO2，並用NH3還原NOx，可以實現同時脫硫脫硝脫二（èr）噁英的功能，在我國以（yǐ）及日本新日鐵、JFE，韓國浦項及澳大利（lì）亞博思格(BHP)等企業已有多套裝（zhuāng）置在運行，但存在（zài）以下問題：脫硝效率低[即使設置兩級活性炭脫硝裝置，可以實現（xiàn）將NOx排（pái）放濃度（dù）控製在100mg/m3(標準)以下，但很難實現低於50mg/m3(標準（zhǔn）)的超低排放要求]；投資費用高[5](活性炭吸脫附工程需（xū）要較低的空（kōng）速，因此淨（jìng）化裝置體積龐大、控製係統複雜、占地麵（miàn）積（jī）大，導致投資成本（běn）高（gāo），比單純SCR脫硝（xiāo）裝置高（gāo）出數倍以上)；運行成本高(活（huó）性炭高溫再生的（de）氮氣保護、自身高溫（wēn）氧化燃（rán）燒、輸送過程的磨損消耗等因素導致（zhì）運（yùn）行成本高)；氨逃逸率高[6][達30mg/m3(標準)，低反應溫度導（dǎo）致脫硝效率較低，活性炭體（tǐ）積大導致（zhì）夾帶氨逃逸量大等因（yīn）素；氨逃逸與冬季霧（wù）霾具（jù）有一定（dìng）關係，因此，未來（lái）氨逃逸率必將成為環保控製指標之一]；同時，活性炭（tàn）吸附淨化技術還存在二噁英無法徹底淨化、產生廢（fèi）水、存在（zài）塵暴風險等問題。另外*重要的一點是在現有脫硫裝（zhuāng）置基礎上增加活性炭煙氣（qì）淨化裝置存在投資高、無施工場地等問題。總之，活性炭吸附淨化（huà）技術無法適應現有（yǒu）燒結煙氣淨化市場的需要，而SCR脫硝技術（shù）是與現有濕法脫硫裝置配合（hé）*佳的煙氣脫硝技術。

3.1脫（tuō）硝+脫硫淨化係統

為適（shì）應SCR脫硝係統反（fǎn）應（yīng）溫（wēn）度高而脫硫出口煙氣溫度（dù）較低的要求（qiú），SCR脫硝（xiāo）裝置可建於脫硫裝置前（qián），也（yě）可建於現有脫硫裝置後。若脫硝裝置建於現有的（de）濕法脫硫裝置（zhì）之前，則（zé）形成SCR脫硝+濕法脫硫綜（zōng）合淨化係統，工藝流程示意圖如圖4所示。

圖（tú）4燒結煙氣SCR脫硝+濕法脫硫流程示意圖

由於SCR脫硝需要較（jiào）高的反（fǎn）應（yīng）溫度，煙氣含濕量（liàng）越低越好，將脫硝（xiāo）裝（zhuāng）置布置在濕法脫硫裝置之前的工藝路線是比（bǐ）較（jiào）容易接受的。並且這種係統配置進入脫硝係統（tǒng）的（de）煙氣溫度較高（gāo），換熱器（qì）易選型，更為重要的是（shì）煙氣為幹煙氣(溫（wēn）度高於露點溫度，不存在液態水汽)，脫硝設備和煙道不需（xū）要考慮防腐，但此種配置具有以下缺點或不（bú）足：

①提高了進入脫硫係統的煙氣溫度，影響脫硫效率，導致脫硫係統水耗（hào）增（zēng）加，運行費用增高；

②濕法脫硫裝置即使設置（zhì）了高效除霧器，也很難實現粉塵的（de）超低排放，因此還需（xū）要增加濕式（shì）電除塵裝置（zhì）；

③濕法（fǎ）脫硫後排放煙氣為濕煙（yān）氣(溫度等於甚至小於露點溫度，存在液態水汽)，煙囪雨及其腐蝕問題（tí）無法解決；

④進入脫硝係統的煙氣含SO2濃度較高，為避免較低的反應溫度而形成硫酸銨（ǎn）/硫（liú）酸氫銨堵塞（sāi）催化劑的風險，脫硝反應溫度（dù）要求較高，並（bìng）且不可避免地對催化劑性能和壽命產生一定的影響；

⑤*嚴重的是，進入脫硝係（xì）統的煙氣含有較高濃度的粉塵（chén），並（bìng）且（qiě）為含有各（gè）種（zhǒng）金屬元素的細（xì）粉塵，容易導致脫硝催化劑中毒和堵塞，特別是堵塞問題，是目前已投運此類工程的*頭痛問題，即使設置了耙式吹灰（huī）器，多數此類脫（tuō）硝催化劑也需要定（dìng）期(一到三個月)停機清理堵灰。另外，催（cuī）化劑的（de）壽命和穩定（dìng）性也受到嚴重損（sǔn）害。

3.2脫硫+脫硝淨化係統

根（gēn）據現（xiàn）有濕法脫硫裝置建設的位置（zhì），通常燒結機與脫硫裝置之間（jiān）場地緊湊。SCR脫硝裝置也可（kě）建於脫硫裝置後，同時為保證排放粉塵濃度達到超低排放（fàng）標準的要求，需在脫硫和脫硝裝置之間增加濕式電除塵器，從而形成SCR脫硝+濕法脫硫的綜合淨化係統。與常州東方（fāng）特（tè）鋼有限（xiàn）公司300m2燒結煙氣綜合淨化係統相同，工藝（yì）流程示意圖如（rú）圖5所示。

圖5燒結煙氣濕法脫硫+濕（shī）電除塵+SCR脫硝流程示（shì）意圖

由於濕法脫硫後煙氣溫度較低，且（qiě）為飽和濕煙（yān）氣（qì），因此，會（huì）導（dǎo）致脫硝係統用煙氣換熱（rè）器換熱量增大，設備體積（jī）較大，且入口（kǒu）煙道及（jí）部分換熱器與煙氣接觸麵需要做防腐，但由於煙氣已完成（chéng）脫硫（liú），結合（hé）常州東方特（tè）鋼燒結煙氣淨化係統運行狀況，此種配置具有以下優勢（shì）：

①脫硫後煙氣中SO2濃度非（fēi）常低，對脫（tuō）硝係統來說形成硫酸銨/硫酸氫銨等（děng）堵塞（sāi）的風險明顯降低，催化劑脫硝效率和化學壽命等性能顯著提高；

②本脫硝工藝存在煙氣再加熱係統，使（shǐ）*終（zhōng）排放煙氣溫度提高，從而可以消除煙氣白霧或煙囪雨問題（tí）；

③SCR脫硝係統（tǒng）可（kě）以同步脫除煙（yān）氣中的二噁英汙染物；

④濕式電除塵器可以（yǐ）達到煙氣粉塵濃度超低排放標準的要求，同時也可（kě）避免（miǎn）後續SCR脫硝係統粉（fěn）塵堵塞問題；

⑤濕式電除塵器及至脫硝係統的煙道可以排出（chū）部分煙氣液態水，減少*終煙囪排放（fàng）煙氣含水量；

⑥由於脫硝係統啟動需要較長的預熱過程，脫硝裝置布置在脫硫係統下遊的*末端時，脫（tuō）硝係統可以單獨預熱而不影響上遊（yóu）係統較（jiào）複（fù）雜（zá）的脫硫和燒結（jié）機係統的維護；

⑦*重要的一點（diǎn）是，經脫硫處理後，煙（yān）氣粉塵中（zhōng）的絕大（dà）多數金屬元素經（jīng）堿（jiǎn）性物（wù）質中和及除塵處理，進（jìn）入脫硝係統的煙氣中粉塵濃度非常低，且為偏堿性（xìng）物質，對脫硝催化劑沒有毒化及堵塞危險，解決了燒結煙氣（qì）脫硝行業中*令人（rén）頭疼的催化劑堵塞問題。

本文結合該鋼廠300m2燒結（jié）煙氣淨化係（xì）統配置（zhì）及運行狀況，提出了在濕法脫硫裝置（zhì）下遊增加濕式電（diàn）除塵器和SCR脫硝裝置的煙氣淨化綜合解決方案。通過此種燒結（jié）煙氣綜合淨（jìng）化係統的處理，*終排（pái）放煙氣（qì）汙染物濃度可（kě）以達到SO2不高於35mg/m3(標準)、NOx不高於35mg/m3(標準)、粉塵不高於35mg/m3(標（biāo）準)的超低排放要求。同時，SCR脫硝工藝可以同步脫除二噁英至0.5ng-TEQ/m3(標準)以下。通過排放煙氣溫度的提高，還可以消除排放煙氣（qì）白霧或煙囪雨問題。

需要指出的是，在濕（shī）法（fǎ）脫硫裝（zhuāng）置（zhì）+濕（shī）式（shì）電除塵器+SCR脫硝裝置（zhì）的燒結煙氣（qì）綜合淨（jìng）化係統工程設計中，需要注意如下問題：濕（shī）式電（diàn）除塵器前後連接煙道須考慮良好的流場分布（bù），防止對脫硫係統及除塵係統性能產生影響；濕（shī）式電除塵器（qì）及前後煙道應考慮良好的疏（shū）水係統和防腐性能，保證係統運行的可靠性和穩定性；煙氣換熱（rè）器的（de）低溫換熱元件應考慮防（fáng）腐措施，保證設備連續運行的穩定性等。