本文介紹了上?？肆蜃灾餮邪l(fā)的活性焦聯(lián)合脫除技術(shù)的原理、流程、特點及應(yīng)用情況。作為國內(nèi)首套球團煙氣活性焦聯(lián)合脫除工程，河北前進鋼鐵球團煙氣治理裝置自投運以來，各項排放指標(biāo)優(yōu)良。實踐結(jié)果表明活性焦聯(lián)合脫除技術(shù)對球團煙氣有較好的脫除效果，應(yīng)在鋼鐵球團煙氣治理領(lǐng)域得到進一步推廣。

1鋼鐵行業(yè)煙氣治理現(xiàn)狀及趨勢

我國是世界第一鋼鐵生產(chǎn)大國，鋼鐵企業(yè)是能源消耗大戶，也是污染大戶。2014年全國燒結(jié)機或球團設(shè)備的鋼鐵企業(yè)共排放SO2180.7萬t，占工業(yè)SO2排放總量的10.4%，NOx56.6萬t，占工業(yè)NOx排放總量的4.0%，煙（粉）塵101.5萬t，占工業(yè)煙（粉）塵排放總量的7.0%。目前燒結(jié)機球團焙燒設(shè)備執(zhí)行顆粒物50mg/m3、SO2200mg/m3、NOx300mg/m3、二噁英0.5ng-TEQ/m3的限制標(biāo)準(zhǔn)，特別保護措施的地區(qū)還將執(zhí)行更嚴(yán)格的特別排放限值[1]。

1.1鋼鐵行業(yè)煙氣治理現(xiàn)狀

鋼鐵行業(yè)煙氣具有風(fēng)量大，粉塵濃度高，SO2濃度波動大等特點，煙氣治理有一定難度。當(dāng)前鋼鐵行業(yè)煙氣治理絕大多數(shù)都選擇傳統(tǒng)濕法脫硫技術(shù)，只能單純脫除SO2，對NOx、重金屬以及二噁英等污染物的治理未做綜合考慮。隨著國家，民眾對大氣環(huán)境的日益重視，環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)也提出了日益嚴(yán)格的要求。“十三五”期間鋼鐵行業(yè)成為環(huán)境治理重點領(lǐng)域，結(jié)合我國化解過剩產(chǎn)能工作的推進，不能滿足環(huán)保要求的鋼鐵企業(yè)將逐步被市場淘汰。這必然促使鋼鐵企業(yè)積極節(jié)能減排，增設(shè)其他污染物脫除裝置，加強環(huán)保設(shè)施建設(shè)、技改及運行維護。然而分階段、分系統(tǒng)的建設(shè)會導(dǎo)致整個工藝流程復(fù)雜繁冗，操作復(fù)雜，系統(tǒng)運行穩(wěn)定性降低，同時系統(tǒng)占地也會增加，經(jīng)常會遇到建設(shè)項目場地不夠的情況。這一系列問題最終造成建設(shè)費用和運行費用的不合理增加，因此當(dāng)前鋼鐵企業(yè)在選擇煙氣治理技術(shù)時，要綜合考慮其他污染物的脫除功能。

1.2鋼鐵行業(yè)煙氣治理趨勢

相比傳統(tǒng)濕法脫硫裝置單一、單純的脫除效果，活性焦聯(lián)合脫除技術(shù)在脫除煙氣中的SO2和NOx的同時，對粉塵、重金屬、二噁英等也具有一定的脫除效果，一套治理裝置同時解決多種污染物，避免重復(fù)性投資。實現(xiàn)了從單一脫除工藝向多污染物同時脫除工藝轉(zhuǎn)變、從單純脫除工藝向資源回收利用型工藝轉(zhuǎn)變[2]，其技術(shù)特點如下：

（1）一次性投資解決多種污染物，避免重復(fù)性投資；

（2）工藝過程不消耗水，節(jié)約寶貴水資源；

（3）無廢水、廢渣，無二次污染；

（4）回收硫資源，符合循環(huán)經(jīng)濟理念；

（5）系統(tǒng)流程簡潔，自動化程度高，日常維護少；

（6）煙氣無明顯降溫，煙囪無“白煙”現(xiàn)象；

（7）根據(jù)工況調(diào)節(jié)裝置運行負荷，節(jié)約運行成本。

活性焦聯(lián)合脫除技術(shù)是當(dāng)前世界公認(rèn)的最具優(yōu)勢的多種污染物綜合治理技術(shù)，已經(jīng)有越來越多的企業(yè)開始了解、認(rèn)可、應(yīng)用該技術(shù)。太原鋼鐵（集團）有限公司通過引進日本住友活性炭吸附脫硫脫硝工藝治理燒結(jié)煙氣[3]。上海克硫環(huán)?？萍脊煞萦邢薰荆ㄒ韵潞喎Q上海克硫）通過近二十年的自主研發(fā)，成功開發(fā)出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的活性焦聯(lián)合脫除技術(shù)，并將此技術(shù)成功應(yīng)用在包括燃煤鍋爐、冶煉煙氣以及制酸尾氣等多個領(lǐng)域的煙氣治理中。目前該技術(shù)已在聯(lián)峰鋼鐵（張家港）有限公司450m2燒結(jié)機、日照鋼鐵有限公司600m2燒結(jié)機、營口振華物流有限公司600m2燒結(jié)機等多個鋼鐵燒結(jié)煙氣治理中成功應(yīng)用。

2活性焦聯(lián)合脫除技術(shù)簡介

2.1基本原理

活性焦聯(lián)合脫除技術(shù)的基本原理是利用活性焦對煙氣中的SO2和NOx進行物理、化學(xué)吸附。同時活性焦吸附層相當(dāng)于過濾器，在慣性碰撞和攔截效應(yīng)作用下，煙氣中的部分粉塵顆粒在焦層內(nèi)部不同部位被捕集，實現(xiàn)煙氣除塵凈化。吸附飽和的活性焦進入解吸塔再生，恢復(fù)活性后重新輸送至吸附塔循環(huán)使用。解吸產(chǎn)生的高濃度SO2送往制酸系統(tǒng)生產(chǎn)98%濃硫酸，硫酸可進行對外銷售或用于軋鋼生產(chǎn)[4]，活性焦輸送過程中產(chǎn)生的焦粉可作為燃料燃燒。

對SO2的吸附和解吸化學(xué)反應(yīng)如下：

吸附反應(yīng)：2SO2＋O2＋2H2O=2H2SO4

解吸反應(yīng)：2H2SO4＋C=2SO2+CO2+2H2O

對NOx的吸附化學(xué)反應(yīng)如下：

NO還原反應(yīng)：4NO+4NH3+O2=4N2+6H2O

NO2還原反應(yīng)：2NO2+4NH3+O2=3N2+6H2O

2.2工藝流程

活性焦聯(lián)合脫除技術(shù)主要分為吸附系統(tǒng)，解吸系統(tǒng)，物料輸送系統(tǒng)及其輔助系統(tǒng)，該技術(shù)在鋼鐵行業(yè)的典型工藝流程如圖1所示：


1.吸附塔；2.解吸塔；3.卸料器；4.輸送機；5.篩分機；6.冷卻風(fēng)機；7.加熱風(fēng)機；8.加熱爐；9.煙囪

圖1活性焦聯(lián)合脫除技術(shù)典型工藝流程圖

3活性焦聯(lián)合脫除技術(shù)在前進鋼鐵的應(yīng)用

3.1項目情況簡介

一直以來，河北前進鋼鐵集團有限公司（以下簡稱前進鋼鐵）秉著先進的環(huán)保理念及強烈的社會責(zé)任感，在球團煙氣治理項目規(guī)劃前期，通過對多種煙氣治理技術(shù)長時間、多渠道的調(diào)研與論證，最終采用上海克硫活性焦聯(lián)合脫除技術(shù)。該項目于2014年10月開始建設(shè)，2015年6月建成投產(chǎn)，是我國首套鋼鐵球團煙氣活性焦聯(lián)合脫除裝置，裝置全景圖見圖2所示，項目相關(guān)設(shè)計、運行參數(shù)見表1所示：



表1設(shè)計煙氣條件

裝置投運以來，排放指標(biāo)優(yōu)良，環(huán)保效果顯著。SO2排放濃度≤20mg/Nm3，粉塵排放濃度≤11mg/Nm3。當(dāng)前NOx濃度在60-200mg/Nm3，利用物理吸附脫硝已滿足當(dāng)前排放標(biāo)準(zhǔn)，因此噴氨脫硝功能暫未投用，選取運行期間各項參數(shù)見圖3-圖6所示：


T-時間，φ-濃度，η-效率

▲-進口濃度，○-出口濃度，◆-脫硫效率T-時間；φ-濃度

▲-進口濃度，■-出口濃度

與傳統(tǒng)濕法脫硫技術(shù)相比，活性焦聯(lián)合脫除技術(shù)排煙溫度在105-110℃，煙囪出口無“白煙”。活性焦聯(lián)合脫除裝置與濕法脫硫裝置運行時排煙情況對比見圖7，圖8所示：


3.2運行費用

結(jié)合鋼鐵行業(yè)自身的特點，設(shè)計采取高爐煤氣作為熱源，相比使用電加熱，年運行費用節(jié)省約402萬元，折合2.47元/t礦。裝置運行過程中產(chǎn)生的焦粉集中后通過氣力輸送系統(tǒng)送往球團回轉(zhuǎn)窯作為燃料使用，既不產(chǎn)生二次固廢污染，又節(jié)省了回轉(zhuǎn)窯一部分燃料費用。由于球團煙氣中SO2濃度會隨鐵礦原料含硫不同而變化，實際運行每月生產(chǎn)的98%硫酸在250-580t，副產(chǎn)品硫酸全部外銷，裝置運行費用見如下所示數(shù)據(jù)：

消耗項目消耗量單價年運行費用備注

活性焦148kg/h4870元/t570.84萬元

用電量252kWh/h0.6元/kWh119.75萬元

水0.09t/h5元/t0.36萬元設(shè)備冷卻水

壓縮空氣354Nm3/h0.1元/Nm328.04萬元

氮氣561Nm3/h0.1元/Nm344.43萬元

高爐煤氣1726Nm3/h0.09元/Nm3123.03萬元

人工16人6萬/a96.00萬元

球團產(chǎn)量163萬t2015年產(chǎn)量

直接運行費用982.45萬元

折算噸礦成本6.03元/t礦

98%濃硫酸631kg/h230元/t-114.94萬元負號為收益

實際運行費用867.50萬元

折算噸礦成本5.32元/t礦

注：由于脫硝暫未投運，根據(jù)實際工況液氨消耗量116kg/h，按2700/t計算，年運行費用折算噸礦成本約1.52元/t礦。

4結(jié)論

經(jīng)過多年研發(fā)及工程實踐，上?？肆蚧钚越孤?lián)合脫除技術(shù)成熟可靠，脫硫效率可達95%以上，脫硝效率可達70%以上，同時具有除塵等聯(lián)合脫除效果，且副產(chǎn)商品硫酸，具有明顯的環(huán)保效益。前進鋼鐵球團煙氣治理項目的成功實踐，表明活性焦聯(lián)合脫除技術(shù)對球團煙氣有較好的脫除效果，應(yīng)在鋼鐵球團煙氣治理領(lǐng)域得到進一步推廣。