何涛，姚妍宏

（天津荣程联合钢铁集团有限公司炼铁厂，天津300352）

摘要：介绍了荣钢在烧结烟气处理的实践经验，通过脱硫、脱硝、湿法静电除尘一体化对烟气进行处理，最终烟气中SO₂排放＜50 mg/Nm³，NOx 排放＜160 mg/Nm³，粉尘排放＜10 mg/Nm³，实现了超低排放的标准。

关键词：烧结烟气；脱硫；脱硝；湿法静电除尘；粉尘颗粒物

1 前言

烧结烟气是烧结混合料点火后随台车运行，在高温烧结成型过程中所产生的含尘废气。烧结烟气的主要特点：烧结烟气量大，固体料循环率高；烟气温度较高；烟气携带粉尘多；含有腐蚀性气体，产生一定量的氯化氢（HCl）、硫氧化物（SO_x）、氮氧化物（NO_x）、氟化氢（HF）等。目前，烧结厂治理烟气排放，主要通过烧结燃烧后的尾气处理措施，从而减少二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOx）和粉尘颗粒物的排放量，从而达到空气治理的目的。

2 烧结烟气排放治理

2.1 脱硫处理

烟气中硫主要来自含硫铁料和固体燃料，烧结脱硫治理主要从两个方面入手。一是优化配料结构，减少高硫铁料的配加量，同时提高固体燃料的质量，即降低焦粉和煤粉的含硫量。二是对烧结燃烧后尾气增加脱硫设备，从而进行脱硫处理。

钢铁行业中采用最多的脱硫技术为湿式镁法。湿式镁法脱硫技术成熟，效率高，Mg/S 低，运行可靠，操作简单。但脱硫产物的处理比较麻烦，烟温降低不利于扩散，传统湿法的工艺复杂，占地面积和投资较大。

2.1.1 湿式氧化钙法脱硫

荣钢集团2011 年安装除尘及烟气排放在线监测设备，2012 年在230 m2带式烧结机增加脱硫设备石灰石—石膏湿法，也称氧化钙法。

pH 值一般控制在5.5～6.5。氧化钙法脱硫优点：操作方便，脱硫效率达到90%，达到国家排放标准。缺点：高钙灰质量要求较高，氧化钙（CaO）含量90%以上，-0.074 mm 细度95%以上。脱硫塔内部易结块，浆液循环池起泡沫；副产品石膏不容易处理，且浆液pH 值控制不当易形成“酸雨”。视觉上尾气排放白色蒸汽量大，可随风飘出2 km。

2.1.2 湿式氧化镁法脱硫

根据国家出台钢铁烧结、球团工业现行排放标准，规定了大气污染物和特别排放限值：颗粒物一般地区排放限值为50 mg/m³，特别排放限值为40mg/m³；二氧化硫一般地区排放限值为200 mg/m³，特别排放限值为180 mg/m³；氮化物一般地区排放限值和特别排放限值均为300 mg/m³。随着国家对排放标准的提高，2015 年，荣钢集团将230 m²烧结钙法脱硫改造为湿式氧化镁法脱硫。

湿式氧化镁法主要有技术成熟、适用性强、脱硫率高、脱硫剂来源集中等优点。生成产物亚硫酸镁，经氧化后生成七水硫酸镁。七水硫酸镁送到流化床加热，在近1 000 ℃时煅烧生成MgO 循环利用，SO₂可以回收利用；副产品硫酸镁回收深加工。

湿法氧化镁法烟气脱硫的影响因素有3个：

1）pH 值。SO₂负荷决定于烟气体积流量和原烟气的SO₂含量。加入的氢氧化镁流量取决于SO₂负荷与氢氧化镁和SO₂的摩尔比。随着氢氧化镁的加入，吸收塔浆液将达到某一pH 值。脱硫效率随吸收塔中pH 的升高而提高，吸收剂达到临界浓度时脱硫效率最高。较低的pH 值可以降低堵塞和结垢的风险，因此在湿式镁法烟气脱硫中，pH 值控制在5.0～5.6 较适宜。

2）液气比（L/G）。液—气比常用来反映吸收剂量与吸收气体量之间的关系。运行经验表明，脱硫率随L/G 的增加而增加，特别是在L/G 较低的时候，其影响更加显著。在实际运行中，对反应强的氧化镁，可适当降低液气比来克服其不利的影响。

3）镁硫比（Mg/S）。镁硫比是指脱硫塔内烟气

提供的脱硫剂所含镁的摩尔数与烟气中所含SO₂摩尔数的比例。镁硫比相当于洗涤每摩尔SO₂所用的氧化镁的摩尔数。镁硫比高将有利于氢氧化镁与SO₂的反应，提高烟气脱硫效率。但镁硫比大，则镁的利用率下降，浪费了吸收剂。

通过230 m²烧结烟气在线监测数据显示，进口SO₂浓度776 mg/Nm³，出口SO₂浓度23.5 mg/Nm³，脱硫效率可达到97%，比钙法提高7%左右，SO₂排放均值23.5 mg/Nm³，远低于200 mg/Nm³国家排放限值。

2.2 脱硝处理

烧结烟气的NO_x 中95%为NO，NO 难溶于水，而高价态的NO₂、N₂O₅可溶于水生成HNO₂和HNO₃，溶解能力大大提高，从而可与后期的SO₂同时吸收，达到同时脱硫脱硝的目的。

因此目前钢铁行业在线检测氮氧化物主要是NO，荣程烧结厂于2015 年7 月进行脱硝设备投运，采用臭氧法，通过O₃将NO 氧化成NO₂，然后通过碱液吸收生成硝酸盐，从而脱除烟气中NO_x。影响臭氧脱硝的主要因素：摩尔比（O₃/NO）、反应温度、反应时间、吸收液性质等，这些因素对脱硝效率有不同程度的影响。

230 m²烧结机脱硝项目正式投入运行以来，经烟气检测，脱硝效率达到53%以上，出口烟气NO_x的排放浓度降到160 mg/Nm³以下，最低达到95 mg/Nm³，远低于300 mg/Nm³ 的国家排放限值，年减少NOx排放约550 t。

2.3 粉尘颗粒物的治理

2.3.1 机头静电除尘器升级改造

针对机头电除尘极板的粘灰现象，重点对机头静电除尘做了多次升级改造。对二、三、四电场更改极板、极线材质和结构，增重振打锤，增加振打频次，减少粉尘排放，同时对机头电除尘灰取样检测分析。对机头电除尘灰取样化验成分分析结果：碱金属含量相对较高，尤其是钾和钠偏高，且Cl 离子偏高。导致除尘灰黏性强，粘着在极板、极线上，因此操作上对电除尘进行断电振打，同时将电除尘灰外销处理（一、二电场含碱金属偏低且品位高，可循环利用），减少烧结机循环使用量，从而减少碱金属富集，同时适当增加烧结机铺底料厚度，提高烧结透气性，降低烧结负压，电除尘极板极线的附着粘结物得到有效控制，除尘器出口含尘量明显减低，出口粉尘排放＜40 mg/Nm³。

2.3.2 增加湿法静电除尘器

2017 年9 月荣程集团在230 m²烧结机的脱硫装置后投运湿法静电除尘器，对经过四电场干法电除尘和脱硫脱硝之后的烟气进行二次除尘，从而实现超低标准排放。湿法电除尘器采用水冲刷集尘极表面来进行清灰，可有效收集PM 2.5 以下粉尘、SO₃酸雾、气溶胶等微细颗粒物。

湿电除尘投运后，检测烟气进口粉尘浓度76.16 mg/Nm³，出口6.55 mg/Nm³，除尘效率91.4%。

处理后的粉尘含量降低到10 mg/Nm³以下，远低于国家超低排放标准。该项目投入运行后，烟气问题得到了彻底解决，每年减少烟尘排放约166 t，进一步促进了区域空气质量的提升和改善。

2.4 生产过程控制

2.4.1 原料结构控制

减少或停用高硫铁料，如伊朗铁粉降低铁料中含硫量，伊朗铁粉化学成分见表1。

2.4.2 固体燃料控制

提高固体燃料的采购标准，降低硫分，控制在1%以内，从而降低燃烧过程中释放的SO₂，减少烧结烟气的含硫量。降低煤粉挥发分，从而降低氮氧化物含量。在原料结构不变的前提下，通过对不同挥发分的无烟末煤实验得出，燃料中挥发分直接影响氮氧化物含量，且随着挥发分的升高而升高。

2.4.3 温度控制

通过对烧结烟道温度的控制，可少量控制氮氧化物含量。实践表明，在同等原料结构下，当烟道温度控制在145～155 ℃时，氮氧化物含量最低。

生产中一般控制在140～160 ℃。因脱硫设备进口温度要求，控制在180 ℃以下，烟气经过主抽风机后还会上升，因此超过165 ℃以上没有尝试。不同的烧结机对烟道温度的控制标准也不一样。影响烟道温度的因素很多，如烧结机的漏风率、烧结的透气性、配料方案及测温点位置等，需要实践摸索找出最佳区间。

3 结语

脱硫、脱硝、湿法静电除尘器的一体化上线，可以满足目前国家环保政策要求。随着国家环保要求的提高，限排放越来越严格，目前行业在线检测氮氧化物主要是NO。随着烟气检测设备的升级，未来检测的有害气体的种类也将越来越多，如NO₂、二噁英、HCl 等，同时高质量的煤炭资源减少。使用高质量的燃料降低烟气中SO₂和氮氧化物，其性价比不高，从长远角度来看，还需要工艺设备再升级、先进技术的引进等。同时，增加烟气消白设备也势在必行，对排放的白色烟气进行消白，回收循环利用。